通信报告--FSK编码实验

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业FSK编码实验实验目的1、掌握FSK调制和解调原理；2、熟悉2FSK相干解调和非相干解调的波形、频谱和框图；3、学会Verilog编程产生正弦波、双通道正交波形；4、在芯片altera Cyclone II上用Verilog编程实现FSK调制实验仪器1、JH5001()通信原理基础实验箱 一台2、20MHz双踪示波器 一台实验原理1、目前较常用产生FSK信号的方法是，首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。因此，FSK可表示如下：其中，大致波形

2、如下图所示：2、实验原理框图Q(n)m(t)，得到，3、正交调制，是恒包络，幅度不变为1。若不采用正交调制，只用一路信号调制，则出现双边带情况。采用正弦波、余弦波得到的频谱是单边带，如下： + 单边带的带宽为。程序设计电路分析：根据原理图所示，若，当调制信号为1时，开关打到上边，此时相邻采样点相位相差：，当调制信号为0时，开关打到下边，相邻采样点相位差，采用连续相位调制，故需要对相位进行求和（积分）。即有：，此后调制信号经过D/A转换，并经过低通滤波器输出。可以再TPi03口观察A通道调制输出，TPi04口观察B通道调制输出。此时，A、B通道输出再经过正交调制，于TPk03口输出。由于正交调制

3、信号为单边带信号，在传输时能节省一半带宽，故较实用、经济。编程思路：首先，需要产生8kbps的M序列，采样频率256kHz，因此需要将14.336MHz的时钟频率经过分频，分别产生256kHz（spab）及8kHz（clk_m）的时钟信号。每次采样都需要输出，因此需要2倍于采样频率的时钟作为D/A转换器的信号输入clk_out。（1）产生正弦波要要产生32kHz与16kHz正弦波信号，一个周期内，256kHz采样信号需分别采样8点与16点。对sin函数进行PAM采样（假设周期为），再进行8bit编码，若，则，可建立如下表格：n0123456S由于寄存器存放数据类型为正整数，故需要将（-1,1）

4、的值进行量化处理，+1变为非负数，乘上127，以扩展到8位寄存器，范围（0,255）。Matlab计算一周期内的16点信号： x=1:16;y=round(sin(pi/8*x)+1)*127);运行结果如下：A = 176 217 244 254 244 217 176 127 78 37 10 0 10 37 78 127将以上各数据制表以供查询。采样的时候固定采样时钟不变，当调制信号为传号“1”时，每次时钟上升沿到来，采样值遍历表中数据；当调制信号为空号“0”时，每次时钟上升沿到来，采样值相隔一个取表中数据，这样就实现了16kHz调制和32kHz调制：256kHz在1个信号周期内输出16

5、点，则信号f=256/16=16kHz，256kHz在2个信号周期内输出16点，则信号f=256/8=32kHz。（2）双通道输出的实现如图为采样信号和D/A转换器的wr写入端输入信号示意图：SpabClk_out当spab为高电平的时候，选择A通道(sin信号)；当spab为低电平的时候，选择B通道(cos信号)，这样一个spab内采样了2个点，分别送给A、B通道，实现了双通道输出。B通道制表所有值比A通道提前4个（），这样就实现了正交调制。（3）考虑相位差由于B通道比A通道落后一个clk_out时钟，相位差增加，而B通道每次运算又是在A通道之后的一次，相位差减小，两项叠加，刚好抵消，依然是

6、将B通道制表所有值比A通道提前4个实现相位差。实现正交。据以上分析得到如下的程序：程序清单：module FSK2(clk,m_out,wr,spab,Sig);input clk; /14.336MHz时钟output wr; /ModDACLK读写管脚输出output reg m_out; /m序列输出output Sig; /正交调制信号输出output reg spab; /ModDASPAB通道选择管脚输出reg7:0 Sig; /正交调制信号8位寄存器reg clk_wr; /中间分频时钟128kHzreg clk_out; /输出时钟256kHzreg clk_m; /m序列输出

7、时钟8kHzreg5:0 wr_cnt; /128kHz分频寄存器reg4:0 out_cnt; /256kHz分频寄存器reg3:0 count; /16次抽样计数器reg9:0 m_cnt; /8kHz分频寄存器reg3:0 m; /m序列寄存器/assign spab=0;/单通道时将其置0，wire类型assign wr=0;/采样时钟clk_wr=128kHzalways(posedge clk) begin if(wr_cnt=6d55) begin spab=spab; clk_wr=clk_wr; wr_cnt=6d0; end else wr_cnt=wr_cnt+6d1;

8、end /输出时钟clk_out=256kHzalways(posedge clk) begin if(out_cnt=5d27) begin clk_out=clk_out; out_cnt=5d0; end else out_cnt=out_cnt+5d1; end /m序列输出时钟8kHzalways (posedge clk)begin if(m_cnt=10d895) begin clk_m=clk_m; m_cnt=10d0; end else m_cnt=m_cnt+10d1;end/m序列产生always (posedge clk_m)begin if(m=4b0000) m=

9、4b1111; else begin m0=m0m3; m3:1=m2:0; m_out=m3; endendalways(negedge clk_out) begin if(m_out=0) count=count+4b0001;/空号0时频率为16kHz else count=count+4b0010; /传号1时频率为32kHz if(spab=1)/通道选择，与ModDASPAB管脚有关 begin case(count)/查表得到sin正弦波 4b0000:Sig=8d176; 4b0001:Sig=8d217; 4b0010:Sig=8d244; 4b0011:Sig=8d254;

10、 4b0100:Sig=8d244; 4b0101:Sig=8d217; 4b0110:Sig=8d176; 4b0111:Sig=8d127; 4b1000:Sig=8d78; 4b1001:Sig=8d37; 4b1010:Sig=8d10; 4b1011:Sig=8d0; 4b1100:Sig=8d10; 4b1101:Sig=8d37; 4b1110:Sig=8d78; 4b1111:Sig=8d127; default:Sig=8d0; endcase end else begin case(count)/查表得到cos余弦波，偏移pi/16后 4b0000:Sig=8d233; 4

11、b0001:Sig=8d198; 4b0010:Sig=8d152; 4b0011:Sig=8d102; 4b0100:Sig=8d56; 4b0101:Sig=8d21; 4b0110:Sig=8d2; 4b0111:Sig=8d2; 4b1000:Sig=8d21; 4b1001:Sig=8d56; 4b1010:Sig=8d102; 4b1011:Sig=8d152; 4b1100:Sig=8d198; 4b1101:Sig=8d233; 4b1110:Sig=8d252; 4b1111:Sig=8d252; default:Sig=8d0; endcase end end endmod

12、ule实验过程记录与分析1、产生正弦信号现象：图1 8kHz正弦信号波形 图2 8kHz正弦信号频谱分析：对128kHz进行16次采样得到的采样点，经过芯片AD7528变成模拟信号输出，并经过低通滤波器得到8kHz正弦信号，从它的频谱图中可以清晰地看到只有8kHz一种频率，说明产生的正弦信号很纯。如果减少采样点，比如说只进行4次，那么并不能很好的恢复出原始的正弦波信号。同时，还需考虑到低通滤波器的截止频率，本实验中硬件电路部分的低通滤波器截止频率是56kHz，要获得8kHz的正弦波，则采样频率必须大于56kHz-8kHz=48kHz。2、产生完全正交的两路信号现象： 图3 正弦和余弦信号 图4

13、 李沙育图形(非正交) 图5 改进相位后正、余弦 图6 李沙育图形(正交)分析：为了产生8kHz的正交的正弦波和余弦波，要考虑到A/B通道之间的相位差，由于是对128kHz进行的16次抽样，故A/B通道相位差为1/2*2pi/16= pi/16，对cos信号进行pi/16的左移即可。抽样点如下表所示：count下一个countA通道B通道(相移前后)0000000117600010010217198001000112440011010012710201000101244010101103721011001111760111100002100010017810011010375610101011

14、1010111100127152110011011011011110217233111011117811110000254252由此实现了正交。3、整体仿真波形现象：图7(1) 抽样与输出时钟图7(2) m序列及其抽样分析：从图7(1)中可以看出，输出时钟和抽样时钟之间的关系，输出时钟clk_out是256kHz，spab是128kHz，spab是A/B通道的选通时钟，在一个spab时钟内可以有两个clk_out，也就是说可以将正弦、余弦相间隔抽样。从图7(2)中可以清晰地观察到m序列，以及选通抽样时钟spab和输出时钟clk_out之间的关系，一个码元对应着8次抽样。4、m序列的FSK调制波

15、形现象：图8 m序列与其FSK调制波形分析：图8中可以对应观察m序列和FSK调制波形。理论上m序列输出时钟是8kHz，传号频率是32kHz，空号频率是16kHz。观察上图，当m序列码元为“0”时，一个码元对应了两周期的正弦波，而当m序列码元为“1”时，一个码元对应了四周期的正弦波，满足这其中的比例关系。与此同时，可以观察到在考虑了相位之间的差值之后，FSK调制所采用的不同频率和，波形连续。5、相位调制前后李沙育图形现象：图9 相位微调前的李沙育图 图10 相位调整后的李沙育图分析：以上两图是未考虑相位差之前和之后分别得到的李沙育图，明显看出后者正交。波形失真很小。在李沙育图上得到了较正的圆，说明最后的调制频谱呈单边带。仔细地可观察到，圆形有些许重影，这是因为经过低通滤波器16kHz和32kHz的波形幅值不一样。实验心得我从本次实验中学习并掌握了FSK调制和解调原理，认识并分析了2FSK相干解调和非相干解调的波形、频谱和框图，并且通过实际的Verilog编程操作产生正弦波、双通道正交波形，并最终实现FSK调制。在实验中有一些难点，比如，在以m序列为开关选择还是时，由于这两个频率的不同源，很可能产生相位不连续的问