基于Quartus2平台实现fsk调制解调

基于Quartus2平台实现fsk调制解调本文介绍了基于Quartus2平台实现FSK调制解调的方法。调制解调器是通信系统中的关键设备，其性能的好坏直接关系到整个系统的性能。本设计的FSK调制系统具有抗干扰、抗噪声、抗衰减性能较强、技术复杂程度比较低、成本低等诸多优点，可以在中低速数据传输通信系统中应用。数字调制解调技术是现代通信的一个重要内容。在数字通信系统中，由于基带数字信号包含了丰富的低频部分，如果要远距离传输，特别是在有限带宽的高频信道无线或光纤信道传输时，必须对数字信号进行载波调制，使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上，这就称为数字调制。FSK调制是一种常用的数字调制方法。频移键控即FSK（Frequency-ShiftKeying）数字信号对载波频率调制，主要通过数字基带信号控制载波信号的频率来传递数字信息。在二进制情况下，“1”对应于载波频率，“0”对应载波频率，但它们的振幅和初始相位不变化。FSK信号有两种产生方法：直接调频法和频率键控法。直接调频法是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，使其输出两个不同频率的码元。这种方法产生的调频信号是相位连续的，虽然实现方法简单，但频率稳定度不高，同时频率转换速度不能做得太快。频率键控法也称频率选择法。它有两个独立的振荡器，数字基带信号控制转换开关，选择不同频率的高频振荡信号实现FSK调制。键控法产生的FSK信号频率稳定度可以做得很高并且没有过渡频率，它的转换速度快，波形好。FSK的解调有多种方法，其中一种是相干检测法。相干检测法是利用本振和解调信号的相位关系来检测数字信息的方法。在解调过程中，本振发生相位变化，解调信号也随之发生相位变化，如果本振和解调信号的相位变化是同步的，那么解调信号的幅度就会最大，从而实现数字信息的解调。综上所述，本设计基于Quartus2平台实现FSK调制解调，具有多种优点，可以在中低速数据传输通信系统中应用。相干检测法的解调电路采用同步检波器。其原理方框图如图2所示。该方框图包含两个带通滤波器，其作用相当于包络检波法中的分路作用。这两个滤波器的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经过低通滤波器滤掉二倍频信号，最终取出含有基带数字信息的低频信号。抽样判决器在抽样脉冲到来时对这两个低频信号的抽样值进行比较判决，即可还原出基带数字信号。过零检测法的基本思想是通过检测单位时间内信号经过零点的次数来衡量频率的高低。数字调频波的过零点数随不同载频而异，因此检出过零点数可以得到关于频率的差异。这就是过零检测法的基本思想。在设计完成后，必须对其功能和时序性能进行仿真测试，以验证设计结果是否满足设计要求。整个时序仿真测试流程一般包括建立波形文件、设置波形参数、编辑输入信号、运行仿真器和分析方针波形等步骤。在进行FSK调制的波形仿真时，需要先建立仿真测试波形文件，并设置仿真时间区域。对于时序仿真测试来说，将仿真时间设置在一个合理的时间区域内是十分必要的，通常需要根据具体的设计项目来进行设置。在本设计中，整个仿真时间区域被设为6us，时间轴周期为40ns。最后，需要设计信号波形，以便进行仿真测试。本文介绍了一种基于FPGA的FSK调制解调器的设计方法。传统的FSK调制解调方式采用硬件电路实现，电路复杂、调试不便。而本文中采用硬件描述语言设计的基于FPGA调制解调器，设计灵活、修改方便，有效地缩小了系统的体积，增加了可靠性。同时，系统采用VHDL语言进行设计，具有良好的可移植性及产品升级的系统性。由于使用FPGA芯片，可随时在线更改逻辑设计及有关参数，充分体现现场可编程器件的优越性。参考文献：[1]樊昌信，张甫翊，徐炳祥。通信原理[M]。第五版。北京：国防工业出版社，2001。[2]刘昌华。