eda课程设计-信号调制通信系统设计

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1、信号调制通信系统设计一、实验目的1、进一步加深在系统层面对调制解调概念的理解2、掌握FSK/PSK调制的基本原理3、熟悉大规模可编程器件的使用4、掌握抽样定理并用之描述模拟信号二、实验内容利用FPGA实现FSK/PSK的信号调制通信系统，完成其时序仿真。具体耍求为:数据速率为1.8kb/s，调制信号的频率分别为1.8kHz和3.6kHz，每个周期采用100次，采用8位量化编码（8位分辨率）。三、基本原理1、FSK基本原理FSK乂称频移键控，利用载频频率变化来传递信息。如下图所示2ASK2图1FSK调制原理图2FSK二进制频移键控己调信号带宽:B=2fs+f1-fQ=

2、(2+h)fsFSK信号的产生振荡器图2FSK信号的产生2、PSK基本原理PSK也称相移键控，信号的变换规则是：数据信号的“1”对应于己调信号的0°相位；数据信号的“0”对应于己调信号的180°相位，或反之。如阁3所示。基带数提信号：1!!!!■⑸cose^—wwwwvwv•*参••(c)zpsK—zAa/VyW/aA/yA/图3PSK调制原理图5、2PSK信号的产生，其基本原理图4所示B=2fs+f1-fQ=(2+h)fsFSK信号的产生振荡器图2FSK信号的产生2、PSK基本原理PSK也称相移键控，信号的变换规则是：数据信号的“1”对应于己调信号的0°相

3、位；数据信号的“0”对应于己调信号的180°相位，或反之。如阁3所示。基带数提信号：1!!!!■⑸cose^—wwwwvwv•*参••(c)zpsK—zAa/VyW/aA/yA/图3PSK调制原理图5、2PSK信号的产生，其基本原理图4所示图4PSK信号的产生3、系统硬件电路设计整个系统分为分频器、m序列产生器、跳变检测、2:1数据选择器、正弦波信号产生器和DAC(数/模变换器)6部分，其系统框图如图5所示。图5FSK/PSK调制系统框图3.1分频器和数据选择器(1)分频器基准时钟为18MHz，数据速率为1.8kb/s,1.8kHz和3.6kHz的正弦信号，

4、每个周期取100个采样点。(2)多路选择器根据FSK/PSK的基木原理需设计选择正弦波产生器的两个输入时钟的设备，即2:1数据选择器。3.2m序列产生器m序列式伪随机序列的一种，它的的显著特点是：随机性、预先可确定性、循环特性。本设计采用带有两个反馈抽头的3级反馈移位寄存器得到一串“1110010”循环序列，并采取措施防止进入全“0”状态，可通过更换时钟频率方便地更改输入码元的速率，m序列发生器的电路结构如图6所示。图6m序列产生器的电路结构图3.3正弦波信号用数字电路和DAC变换器可以产生要求的模拟信号。根据抽样定理可知，当用模拟信号最大频率2倍以上的速率对该模拟

5、信号采样吋，即可将原模拟信号不失真地恢复出来。木设计要求得到的是两个不同频率的正弦信号，对正弦波每个周期采样100个点，即采样速率为原正弦信号频率的100倍，因此完全可以在接收端将原正弦信号不失真地恢复出来，从而可以在接收端对FSK信号正确的解调。经D/A转换后，可以在示波器上观察到比较理想的波形。本设计中每个采样点采用8位量化编码，即8位分辨率。采样点的个数与分辨率的大小主要取决于FPGA器件的容量，其中分辨率的高低还与DAC的位数有关。通过尝试比较，采用8位分辨率和每周期100个采样点可以达到理想的效果。具体的正弦波信号产生器可以用状态机来实现。按照前而的设计思

6、路，本方案实现共需100个状态，分别为S1至S100。同时设计一个异步复位端，保证当每个”1”或"0”到来时其调制信号正好位于坐标原点，即sinO处，状态机井有8位输出（Q7至Q0）,经DAC变换为模拟信号输出。另外，可以将跳变检测引入正弦波的产生中，使每次基带码元上升沿或下降沿到来时，对应输出波形位于正弦波形的sinO处。此电路的设计主要是便于观察，确保示波器上显示为一个连续的波形。基带信号的跳变检测可以杏很多方法,如图7所示的为一种便于在FPGA中实现的方案。基ff码元■■■■»DQ时懶咢CLK异或门图7正弦波跳变检测3.4FSK/PSK信号调制器在FSK的基础

7、上，可以较容易地设计PSK信号产生器。在检测到基带码元的上升沿或下降沿时，使输出波形位于sin;r处，即使波形倒相，产生PSK信号。也可以通过一个按键控制信号产生器输出FSK或PSK信号。（可以考虑在选择频率档时，增加递增和递减键改变波形的频率，反之，改变的是波形的相位）