數(shù)字頻率調(diào)制技術(shù)在通信行業(yè)中的應(yīng)用

數(shù)字頻率調(diào)制技術(shù)在通信行業(yè)中的應(yīng)用

0頻移鍵控隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及，數(shù)據(jù)處理技術(shù)也迅速發(fā)展。數(shù)字頻率調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中常見(jiàn)的一種調(diào)制方式。頻移鍵控(FSK-FrequencyShiftKeying)方法簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),并且解調(diào)不須恢復(fù)本地載波,可以異步傳輸,抗噪聲和抗衰落性能也較強(qiáng)。因此,FSK調(diào)制技術(shù)在通信行業(yè)得到了廣泛地應(yīng)用,并且主要適用于用于低、中速數(shù)據(jù)傳輸。12fsk信號(hào)的解調(diào)和2fsk信號(hào)的調(diào)制FSK是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息的一種非線性調(diào)制方法。在2FSK(二進(jìn)制頻移鍵控)系統(tǒng)中,使用兩個(gè)不同頻率的載波分別代表數(shù)字信號(hào)“0”和“1”,2FSK信號(hào)的解調(diào)和2FSK的調(diào)制是一個(gè)相反的過(guò)程。2FSK信號(hào)的解調(diào)是從已調(diào)的載波信號(hào)中,恢復(fù)為調(diào)制前的基帶信號(hào)“0”和“1”。1.1移頻調(diào)制方法用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)m(t)進(jìn)行調(diào)頻,是使載波vc=Vccos(ω+?)中的ω,當(dāng)符號(hào)為1時(shí)具有ω1頻率的信息,而當(dāng)符號(hào)為0時(shí)具有ω2的信息,此調(diào)制稱(chēng)移頻調(diào)制。移頻調(diào)制方法有鍵控法和模擬調(diào)制法。產(chǎn)生波形如圖1所示。鍵控法是利用二進(jìn)制矩形脈沖m(t)控制開(kāi)關(guān)電路,對(duì)兩個(gè)獨(dú)立頻率f1、f2進(jìn)行選通。如圖1所示,符號(hào)1選通f1,符號(hào)0選通f2,其移頻鍵控信號(hào)vFM(t)為1.2點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)原理大家都知道,數(shù)字調(diào)頻波的過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨著不同載波而異,所以檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)次數(shù)可以得到關(guān)于頻率的差異。這就是過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)的基本思想,原理如圖2所示。輸入信號(hào)經(jīng)帶通濾波器后,得到av(t),av(t)與vFM(t)形狀基本相同;經(jīng)限幅后產(chǎn)生矩形波序列,經(jīng)微分整流形成與頻率變換相應(yīng)的脈沖序列,這個(gè)序列就代表著調(diào)頻波的過(guò)零點(diǎn)。將其轉(zhuǎn)變成具有一定寬度的矩形波,并經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除高次諧波,便能得到對(duì)應(yīng)于原數(shù)字信號(hào)的基帶脈沖信號(hào)。2設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)Altera公司的MAXPLUS2開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)完全集成化、易學(xué)易用的可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它可以在多種平臺(tái)上運(yùn)行。它擁有開(kāi)放的界面,可與其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)輸入、綜合與校驗(yàn)工具相連接。其設(shè)計(jì)輸入、處理和校驗(yàn)功能集成在統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境下。MAXPLUS2采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)流程為設(shè)計(jì)輸入—項(xiàng)目編譯—項(xiàng)目校驗(yàn)—器件編程。2.1輸入方法設(shè)計(jì)MAXPLUS2軟件的設(shè)計(jì)輸入方法很多,主要有以下三種:原理圖輸入、文本輸入和波形輸入。文本設(shè)計(jì)輸入方法主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)以AHDL語(yǔ)言形式或VHDL語(yǔ)言形式書(shū)寫(xiě)的文件。MAXPLUS2波形編輯器用于建立和編輯波形文件。Compiler先進(jìn)的波形綜合算法根據(jù)用戶定義的輸入及輸出波形自動(dòng)生成邏輯關(guān)系。Compiler自動(dòng)為狀態(tài)機(jī)分配狀態(tài)位和狀態(tài)變量。2.2項(xiàng)目編譯MAXPLUS2編譯器可以檢查項(xiàng)目中的錯(cuò)誤并進(jìn)行邏輯綜合,將項(xiàng)目最終設(shè)計(jì)結(jié)果加載到Altera器件中去,并為模擬和編程產(chǎn)生輸出文件。2.3加快數(shù)字化仿真設(shè)計(jì)校驗(yàn)過(guò)程包括設(shè)計(jì)仿真和定時(shí)分析,作用是測(cè)試邏輯操作和設(shè)計(jì)的內(nèi)部定時(shí),MAXPLUS2仿真器可以對(duì)編譯期間生成的二進(jìn)制仿真網(wǎng)表進(jìn)行功能、定時(shí)的仿真。2.4altra的編程文件器件的編程是指MAXPLUS2Programmer使用Compiler生成的編程文件對(duì)Altera器件編程。編程過(guò)程可通過(guò)配套的編程適配器連接微機(jī)到應(yīng)用板的JAG接口上來(lái)實(shí)現(xiàn)。3fsk信號(hào)的解調(diào)由過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)原理可以知道,FSK信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)次數(shù)反映了原始信號(hào)的規(guī)律,所以只要某種方法能夠分析出FSK信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)次數(shù),然后根據(jù)調(diào)制時(shí)原始信號(hào)和調(diào)制頻率的關(guān)系,就可以解調(diào)出原始信號(hào)。信號(hào)的解調(diào)框圖如圖3所示。因?yàn)镕PGA只能產(chǎn)生數(shù)字信號(hào),所以假設(shè)圖3中的調(diào)制信號(hào)FSK已經(jīng)是經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)字FSK信號(hào)。3.1fsk調(diào)制信號(hào)頻率的確定由于要計(jì)算調(diào)制信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)的過(guò)零點(diǎn)次數(shù),所以用時(shí)鐘計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)算調(diào)制信號(hào)的周期,如果時(shí)鐘頻率與FSK調(diào)制信號(hào)頻率fclk:f=1:11,那么表示每11個(gè)CLK時(shí)鐘周期發(fā)送一個(gè)FSK調(diào)制信號(hào),即當(dāng)q從0遞增到10時(shí),一個(gè)調(diào)制信號(hào)傳輸結(jié)束。3.2基帶信號(hào)判斷根據(jù)過(guò)零檢測(cè)法原理,通過(guò)檢測(cè)一個(gè)信號(hào)傳輸周期內(nèi)的過(guò)零點(diǎn)次數(shù)來(lái)判斷基帶信號(hào)。由于上升沿的個(gè)數(shù)就相當(dāng)于FSK信號(hào)過(guò)零點(diǎn)的個(gè)數(shù),那么計(jì)數(shù)器的主要功能就是在調(diào)制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),對(duì)信號(hào)X的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。3.3信號(hào)頻率的比值判決器的作用主要是在調(diào)制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),對(duì)計(jì)數(shù)器m的值進(jìn)行判決。判決門(mén)限值可以根據(jù)調(diào)制信號(hào)和基帶信號(hào)的頻率的比值決定。如1f:fclk=5:1,f2:fclk=2:1則判決門(mén)限值x可以選擇x=5也可以選擇x=2。這樣通過(guò)判決器就可以恢復(fù)出原始的基帶信號(hào)。判決器的門(mén)限也可以選3或者4,選3或者4的好處是使得解調(diào)器有一定的容錯(cuò)能力,能更好的解調(diào)出基帶信號(hào)。3.4源代碼代碼主題部分4判決門(mén)限m的值解調(diào)器的仿真波形如圖4。由圖4可以看出:(1)輸入調(diào)制信號(hào)FSK和輸出解調(diào)信號(hào)y之間存在著一個(gè)周期的時(shí)延。(2)在q等于10時(shí)計(jì)數(shù)器m的值清零。(3)在輸出端y輸出的信號(hào)和原始信號(hào)不同,產(chǎn)生了誤差。當(dāng)在q等于9判決的時(shí)候m的記數(shù)值卻變成了3,如果將門(mén)限設(shè)為2仿真的結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生誤差。這主要是由時(shí)延和仿真時(shí)的失誤產(chǎn)生的,在實(shí)際的運(yùn)用中肯定會(huì)有干擾的出現(xiàn),從而影響該系統(tǒng)的性能。為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能,可將判決門(mén)限m的值改為3,這樣就使系統(tǒng)有了一定的容錯(cuò)能力。增加了容錯(cuò)的解調(diào)器的仿真波形如圖5所示。5基于xps的解調(diào)技術(shù)文中通過(guò)對(duì)FSK調(diào)制信號(hào)原理的研究,根據(jù)過(guò)零檢測(cè)法設(shè)計(jì)了一種FSK數(shù)字解調(diào)器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)FSK