數(shù)字載波通信電路設(shè)計與仿真課程設(shè)計

1、目錄 引言11mfsk簡介12 mfsk調(diào)制電路的fpga實現(xiàn)22.1 基于fpga的mfsk調(diào)制電路方框圖32.2mfsk調(diào)制電路vhdl程序52.3仿真結(jié)果53.總結(jié)5參考文獻6引言數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶傳輸系統(tǒng)頻帶傳輸系統(tǒng)也叫數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。數(shù)字調(diào)制信號又稱為鍵控信號，數(shù)字調(diào)制過程中處理的是數(shù)字信號，而載波有振幅、頻率和相位3個變量，且二進制的信號只有高低電平兩個邏輯量1和0，所以調(diào)制的過程可用鍵控的方法由基帶信號對載頻信號的振幅、頻率及相位進行調(diào)制，最基本的方法有3種：正交幅度調(diào)制(qam)、頻移鍵控(fsk)、相移鍵控(psk)根據(jù)所處理的基帶信號的進制不同分為二進制和

2、多進制調(diào)制(m 進制)多進制數(shù)字調(diào)制與二進制相比，其頻譜利用率更高。本文研究了基于fpga的mfsk(多頻鍵控)調(diào)制電路的實現(xiàn)方法，并給出了max+plusii環(huán)境下的仿真結(jié)果。1 mfsk簡介mfsk系統(tǒng)是2fsk(二頻鍵控)系統(tǒng)的推廣,該系統(tǒng)有m個不同的載波頻率可供選擇，每一個載波頻率對應(yīng)一個m進制碼元信息，即用多個頻率不同的正弦波分別代表不同的數(shù)字信號，在某一碼元時間內(nèi)只發(fā)送其中一個頻率。mfsk信號可表示為：為載波角頻率，通常采用相位不連續(xù)的振蕩頻率，這樣便于利用合成器來提供穩(wěn)定的信號頻率。圖1 為mfsk系統(tǒng)的原理框圖。在發(fā)送端，輸入的二進制碼元經(jīng)過邏輯電路和串/并變換電路轉(zhuǎn)換為m進

3、制碼元，每k位二進制碼分為一組，用來選擇不同的發(fā)送頻率。在接收端，當(dāng)某一載波頻率到來時，只有相應(yīng)頻率的帶通濾波器能收到信號，其它帶通濾波器輸出的都是噪聲。抽樣判決器的任務(wù)就是在某一時刻比較所有包絡(luò)檢波器的輸出電壓，通過選擇最大值來進行判決。將最大值輸出就得到一個m進制碼元，然后，再經(jīng)過邏輯電路轉(zhuǎn)換成k位二進制并行碼，再經(jīng)過并/串變換電路轉(zhuǎn)換成串行二進制碼，從而完成解調(diào)過程。圖1 mfsk系統(tǒng)原理框圖2 mfsk調(diào)制電路的fpga實現(xiàn)2.1 基于fpga的mfsk調(diào)制電路方框圖 調(diào)制電路方框圖如圖2所示?；鶐盘柾ㄟ^串/并轉(zhuǎn)換得到2位并行信號；四選一開關(guān)根據(jù)兩位并行信號選擇相應(yīng)的載波輸出（例中m

4、取4）。圖2 mfsk調(diào)制電路方框圖2.2 mfsk調(diào)制電路vhdl程序調(diào)制電路vhdl關(guān)鍵代碼如下：entity mfsk isport(clk :in std_logic; -系統(tǒng)時鐘 start :in std_logic; -開始調(diào)制信號 x :in std_logic; -基帶信號 y :out std_logic); -調(diào)制信號end mfsk;architecture behav of mfsk issignal q :integer range 0 to 15; -計數(shù)器signal f :std_logic_vector(3 downto 0); -分頻器signal xx:

5、std_logic_vector(1 downto 0); -寄存輸入信號x的2位寄存器signal yy:std_logic_vector(1 downto 0); -寄存xx信號的寄存器beginprocess(clk) -此進程過對clk進行分頻，得到4種載波信號f3、f2、 f1、f0。beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then f=0000; elsif f=1111 then f=0000; else f=f+1; end if;end if;end process;process(clk) -對輸入的基帶信號x進行串/并轉(zhuǎn)換，得

6、到2位并行信號的yy beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then q=0; elsif q=0 then q=1;xx(1)=x;yy=xx; elsif q=8 then q=9;xx(0)=x; else q=q+1; end if;end if;end process;process(clk,yy) -此進程完成對輸入基帶信號x的mfsk調(diào)制beginif clkevent and clk=1 then if start=0 then y=0; - if語句完成2位碼并行碼到4種載波的選通 elsif yy=00 then y=not

7、f(3); elsif yy=01 then y=not f(2); elsif yy=10 then y=not f(1); else y=not f(0); end if;end if;end process;end behav;2.3 仿真結(jié)果max+plusii環(huán)境下的仿真結(jié)果如圖3所示。圖3 mfsk調(diào)制程序仿真結(jié)果注：中間信號yy與輸出調(diào)制信號y的對應(yīng)關(guān)系：“00”=f3；“01”=f2；“10”=f1；“11”=f0。3 總結(jié)多進制數(shù)字調(diào)制技術(shù)與fpga的結(jié)合使得通信系統(tǒng)的性能得到了迅速的提高。本文基于fpga實現(xiàn)了mfsk調(diào)制電路部分，限于篇幅，沒有對解調(diào)部分的電路進行討論。在實際應(yīng)用中，完全可以把調(diào)制部分和解調(diào)部分電路都集成到一片fpga芯片內(nèi)，這樣即提高了fpga內(nèi)部結(jié)構(gòu)的利用率，又可以降低系統(tǒng)的成本。參考文獻：1 張學(xué)平，王應(yīng)