2ASK調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計

1、探探2007級學(xué)生數(shù)字通探 信原理課程設(shè)計數(shù)字通信原理課程設(shè)計報告書課題名稱2ASK調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計姓 名學(xué) 號院、系、部物理與電信工程系專 業(yè)通信工程指導(dǎo)教師2010年1月15日設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計目的熟練掌握Quartus設(shè)計軟件的使用以及VHDL這一重要的硬件描述語言。進(jìn) 一步理解2ASK信號的調(diào)制與解調(diào)。掌握利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關(guān) 鍵控載波實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制的方法。設(shè)計要求利用Quartus設(shè)計軟件，編寫VHDL程序，實現(xiàn)2ASK信號的調(diào)制與解調(diào)。 并進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果。指導(dǎo)教師簽名：2010年1月15日、指導(dǎo)教師評語:指導(dǎo)教師簽名：2010年1月15日二、成績驗收蓋章201

2、0年1月15日2ASK調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計1設(shè)計目的熟練掌握Quartus設(shè)計軟件的使用以及VHDL這一重要的硬件描述語言。進(jìn) 一步理解2ASK信號的調(diào)制與解調(diào)過程。掌握利用數(shù)字信號的離散取值特點通過 開關(guān)鍵控載波實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制的方法。2設(shè)計原理2.1 2ASK 調(diào)制振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持 不變。數(shù)字信號對載波振幅調(diào)制稱為振幅鍵控即ASK( Amplitude ShiftKeying )。ASK有兩種實現(xiàn)方法：鍵控法和乘法器實現(xiàn)法。鍵控法是產(chǎn)生ASK信號的一種方法。在2ASK中，載波的幅度只有兩種變化 狀態(tài)，分別對應(yīng)二進(jìn)制信息“ 0”或“1”。一種常用的

3、、也是最簡單的二進(jìn)制振 幅鍵控方式稱為通-斷鍵控(OnOff Keying )。所以2ASK又稱為通斷控制(00K。 最典型的實現(xiàn)方法是用一個電鍵來控制載波振蕩器的輸出而獲得。圖1.1所示是該方法的原理框圖。圖1.1 鍵控法產(chǎn)生ASK信號原理框圖uASK（t）另一種方法是乘法器實現(xiàn)法，其輸入是隨機(jī)信息序列，經(jīng)過基帶信號形成器， 產(chǎn)生波形序列，乘法器用來進(jìn)行頻譜搬移，相乘后的信號通過帶通濾波器濾除高 頻諧波和低頻干擾。帶通濾波器的輸出是振幅鍵控信號。 乘法器常采用環(huán)形調(diào)制 器。為適應(yīng)自動發(fā)送高速數(shù)據(jù)的要求，鍵控法中的電鍵可以利用各種形式的受基 帶信號控制的電子開關(guān)來實現(xiàn)，代替電鍵產(chǎn)生ASK信號，

4、圖1.2所示就是以數(shù)字 電路實現(xiàn)鍵控產(chǎn)生ASK信號的實例。該電路是用基帶信號控制與非門的開閉， 實現(xiàn)ASK調(diào)制，產(chǎn)生UASK(t)信號2.2 2ASK 解調(diào)振幅鍵控信號解調(diào)有兩種方法，即同步解調(diào)法和包絡(luò)解調(diào)法。包絡(luò)解調(diào)是 一種非相干解調(diào)，原理框圖如圖1.3所示。圖1.3 ASK包絡(luò)解調(diào)原理框圖同步解調(diào)也稱相干解調(diào)，UASK(t)信號經(jīng)過帶通濾波器抑制來自信道的帶外干擾，乘法器進(jìn)行頻譜反向搬移，以恢復(fù)基帶信號。低通濾波器用來抑制相乘器 產(chǎn)生的高次諧波干擾。相干解調(diào)組成方框圖如圖1.4所示圖1.4相干解調(diào)器原理框圖3設(shè)計步驟1.分析2ASK信號調(diào)制解調(diào)原理， 設(shè)計2ASK調(diào)制解調(diào)產(chǎn)生程序流程，編寫

5、實現(xiàn)2ASK調(diào)制與解調(diào)的VHDL語言程序。2. 分別對調(diào)制與解調(diào)程序進(jìn)行編譯。生成調(diào)制解調(diào)器然后進(jìn)行仿真。包括建 立波形文件、輸入信號節(jié)點、設(shè)置波形參量、編輯輸入信號、保存波形文件、運 行仿真器等過程。完成仿真后分析仿真波形并記錄。4 程序設(shè)計4.1 2ASK調(diào)制VHD程序library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;-系統(tǒng)時鐘-開始調(diào)制信號-基帶信號-調(diào)制信號-分頻計數(shù)器-載波信號use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity PL_ASK is port(clk:

6、in std_logic;start:in std_logic;x:in std_logic;y:out std_logic);end PL_ASK;architecture behav of PL_ASK is signal q:integer range 0 to 3; signal f :std_logic;begin process(clk)begin if clkevent and clk=1 thenif start=0 then q=0;elsif q=1 then f=1;q=q+1; - 改變 q 后面數(shù)字的大小，就可以改變載波信號的占空比elsif q=3 then f=0

7、;q=0;-改變 q 后面數(shù)字的大小，則改變載波信號的頻率else f=0;q=q+1;end if;end if;end process; y=x and f; end behav;-對基帶碼進(jìn)行調(diào)制4.2 2ASK解調(diào)VHD程序library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity PL_ASK2 isport(clk:in std_logic;start:in std_logic;x:in std_logic;y:out std

8、_logic);end PL_ASK2;architecture behav of PL_ASK2 is signal q:integer range 0 to 11; signal xx:std_logic;signal m:integer range 0 to 5; begin process(clk) beginif clkevent and clk=1 then xx=x; if start=0 then q=0; elsif q=11 then q=0;-系統(tǒng)時鐘-同步信號-調(diào)制信號-基帶信號-計數(shù)器-寄存 x 信號- 計 xx 的脈沖數(shù)-對系統(tǒng)時鐘進(jìn)行 q 分頻-clk 上升沿時，

9、把 x 信號賦給中間信號-if 語句完成 q 的循環(huán)計數(shù)xxelse q=q+1;end if;end if;process(xx,q)-此進(jìn)程完成ASK解調(diào)end process;if q=11 the n m=0;-m計數(shù)器清零beginif m=3 then y=0;-if語句通過對 m大小，來判決y輸出的電平elsif q=10 thenelse y=1：end if;elsif xxevent and xx=1then m=m+1;-計 xx 信號的脈沖個數(shù)end if;end process;end behav;5仿真圖及分析5.1 2ASK調(diào)制VHD仿真圖如圖5.1及局部放大圖5

10、.2Ma：rLelkstart當(dāng)i0L1-a 丫0前qH3al io JIft5.Ous13jOus 15.Ous 20 Ous 2f.Ouj 3O.Cki5 :50us 4Cij0us45.Ous5(I1Lii1IHMIMlMNHINIMMinMIHIinHHmi0I1 1 0WIIBL1 jU Tr it h i I r m inr i ir o 11 n nrn r nr i irrii nrrj 11r m 1 ri v r Tirnr u u 11 11 rr i rpitt n r i it 11 rr 1 rri i ri TririTnr r i it ii ri rnjTnT

11、rri lllllllllll細(xì)mMllMIIIIIIIIIIIIII川IIIHIMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIHIIIIIHIIIIIIII lllll咆 |仙1111111111111帥|11111111帥11呱|111|1111|1111|1川|11111111|11111|111| 】_.!_!】口】11_1】_11_!_!UJj/mUJJ._U._!_J -LLl圖5.1 2ASK 調(diào)制 VHDL仿真圖N 利r 職vlul 500. Ong I.Uus2JJus 2-ug3. Huis3.6 us4. Dub 4,&js S.OlLig 5.6us6.1匚IkJI1.1MJ

12、rLT aiTTLrLnRaiTomnnnjTi出(T1start高電千時*連燉iSKiS制010i-i-1 1 L1 :砂q1-3LCDSd fJ11 I I11I 11 I I裁潮星系統(tǒng)丼鐘疑過中諭 駅到的Q注：a.基帶碼長等于載波f的6個周期。b.輸岀的調(diào)制信號y滯后于輸入基帶信號x 一個elk時間。圖5.2 2ASK調(diào)制仿真局部放大圖5.2 2ASK解調(diào)VHD!仿真圖如圖5.3及局部放大圖5.4idkM sta41 Ojs2.0lJ3SjOus4.0us5.Dus.*aIiri刪niinnilawHIiniIMHlinn當(dāng)抽ti為高電平時，譴行厝離調(diào)JWW_WME)7DU0J 01Iu

13、wii_WL_o a 1 a o iMWWWWWWMWWMmmw圖5.3 2ASK 解調(diào)VHDL仿真圖Name; cl10( I ns 200 Qns 30D Ors ZCODns 50D Uns 60D On?ildd?0ll Ins StLrLrLTLrLrLrLrLn rLnLrLrLr當(dāng)atort*電平時”進(jìn)行吧I總調(diào)010 frstarlD7DOll注：a.在q=11時，m清零。b.在q=10時，根據(jù)m的大小，進(jìn)行對輸出基帶信號y的電平的判決。e.在q為其它時，m計xx （ x信號的寄存器）的脈沖數(shù)。d.輸出的基帶信號y滯后輸入的調(diào)制信號x 10個elk圖5.4 2ASK解調(diào)仿真局部

14、放大圖5.3 仿真結(jié)果分析從調(diào)制仿真圖中可以看到數(shù)字基帶信號對載波進(jìn)行調(diào)制，載波頻率和初始相 位保持不變。符號“ 1”和“0”分別表示有電壓和沒有電壓。并且調(diào)制后的信號 滯后于輸入基帶信號一個 clk 時間。從解調(diào)仿真圖可以看到， 已調(diào)信號經(jīng)解調(diào)后 還原成基帶信號。已調(diào)信號有電壓時解調(diào)為“ 1”，沒有信號時解調(diào)為“ 0”。且滯 后輸入的調(diào)制信號 10 個 clk 時間。6 設(shè)計總結(jié)通過這次通信原理課程設(shè)計實驗， 我進(jìn)一步掌握了 Quartus 設(shè)計仿真軟件以 及VHDL硬件描述語言的使用方法。理解了 2ASK信號的調(diào)制與解調(diào)以及其硬件實 現(xiàn)過程。 加深了對通信原理這門課程的認(rèn)識。 通過此次課程設(shè)計， 認(rèn)識到課堂上 學(xué)到的知識只有經(jīng)過實踐， 才能掌握和利用， 體現(xiàn)出它的價值。 也讓我明白了動 手能力培養(yǎng)的重要性。 此外，在本次課程設(shè)計中， 我也深深認(rèn)識到掌握一種專業(yè) 仿真軟件的使用是大學(xué)生應(yīng)該具備的重要技能。7 心得與體會在設(shè)計過程中， 獲得的最大體會是學(xué)習(xí)需要課外知識的補(bǔ)充。 查閱課外有 關(guān)資料是非常必要的。 與此同時， 遇到問題自己找方法解決， 鍛煉了自己解決實 際問題的能力； 不懂的地方向老師同學(xué)虛心請教。 設(shè)計過程中老師和同學(xué)的幫助 讓我獲益匪淺。也認(rèn)識到動手操作能力和掌握一門專業(yè)仿真