2fsk数字信号频带传输系统的设计与建模 武汉理工 通信原理课程设计.

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1、摘要略1.绪论1.1题目分析及意义数字调制技术是现代通信的一个重要内容，在数字通信系统中,由于数字信号具有丰富的低频成份，不宜进行无线传输或长距离电缆传输，因而需要将基带信号进行数字调制（DigitalModulation）。数字调制同时也是数字信号频分复用的基本技术。数字调制与模拟调制都属于正弦波调制，但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制，因而数字调制具有自身的特点，一般说来数字调制技术分为两种类型：一是把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；二是利用数字信号的离散取值去键控载波，从而实现数字调制。后一种方法通常称为键控法。例如可以对载波的振

2、幅、频率及相位进行键控，便可获得振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、相移键控（PSK）等调制方式。移频键控（FSK）是数字信息传输中使用较早的一种调制形式，它由于其抗干扰及衰落性较好且技术容易实现，因而在集散式工业控制系统中被广泛采用。以往的键控移频调制解调器采用“定功能集成电路+连线”式设计；集成块多，连线复杂，容易出错，且体积较大，本设计采用Lattice公司的FPGA芯片，有效地缩小了系统的体积，降低了成本，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。22FSK的调制2.12FSK的产生方法频移键控即2F

3、SK（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f1，“0”对应载波频率f2，但是它们的振幅和初始相位不变化。2FSK信号产生的两种方法：一、直接调频法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。一般采用的控制方法是：当基带信号为正时（相当于“1”码），改变振荡器谐振回路的参数（电容或者电感数值），使振荡器的振荡频率提高（设为f1）；当基带信号为负时（相当于“0”码），改变振荡器谐振回路的参数（电容或者电感数值），使

4、振荡器的振荡频率降低（设为f2）；从而实现了调频。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，但是其优点是由调频器所产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的。二、频率键控法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2FSK调制。图1频率键控法原理框图键控法产生的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。频率键控法在转换开关发生转换的瞬间，两个高频振荡的输出电压通常不可能相等，于是UFSK(t)信号在基

5、带信息变换时电压会发生跳变，这种现象也称为相位不连续，这是频率键控特有的情况。本次课程设计采用频率键控法产生2FSK信号。2.22FSK的调制原理图下图是利用两个独立分频器，以频率键控法来实现2FSK调制的原理电路图。图中，与非门3和4起到了转换开关的作用。当数字基带信号为“1”时，与非门4打开，f1输出，当数字基带信号为“0”时，与非门3打开，f2输出，从而实现了2FSK调制。图2利用独立分频器的键控法实现2FSK调制2.32FSK调制的建模方框图2FSK调制方框图和调制电路的VHDL建模符号如下图所示。2FSK调制的核心部分包括分频器、二选一选通开关等

6、。图中的两个分频器分别产生两路数字载波信号；二选一选通开关的作用是：以基带信号作为控制信号，当基带信号为“0”，选通载波f1；当基带信号为“l”时，选通载波f2。从选通开关输出的信号就是数字2FSK信号。图中没有包含模拟电路部分，调制信号为数字信号。图32FSK调制方框图图42FSK调制电路的VHDL建模符号32FSK的解调3.12FSK的解调方法数字频率键控（2FSK）信号常用的解调方法有如下两种：一、同步（相干）解调法在同步解调器中，有上、下两个支路，输入的FSK信号经过ω1和ω2两个带通滤波器后变成了上、下两路ASK信号，之后其解调原理与ASK类似，

7、但判决需对上、下两支路比较来进行。假设上支路低通滤波器输出为X1，下支路低通滤波器输出为X2。判决准则是：X1-X2>0判定输入为f1信号X1-X2<0判定输入为f2信号接收信号经过并联的两路带通滤波器进行滤波与本地相干载波相乘和包络检波后，进行抽样判决，判决的准则是比较两路信号包络的大小。假设上支路低通滤波器输出为cosω1t，下支路低通滤波器输出为cosω1t，则判决准则是：如果上支路的信号包络较大，则判决收到为“1”；反之判决收到为“0”。二、包络检波（非相干）解调法输入的FSK中频信号分别经过中心频为f1、f2的带通滤波器，然后分别经过包络检波，包

8、络检波的输出在t=kTb时抽样（其中k为整数），并且将这些值进行比