通信原理课程设计-2fsk数字信号频带传输系统的设计和建模

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1、目录1课设设计要求11.1题目的意义11.2设计要求13.2.1FSK设计原理和方案2FSK的调制22.1.1直接调频法22.1.2频率键控法22.1.3基于FPGA的FSK调制方案3FSK的解调32.2.1同步（相干）解调法31FSK滤波非相干解调法42.2.3基于FPGA的FSK解调方案53.2.2FSK设计的程序与仿真5FSK基于HDL语言调制53.1.1FSK调制程序53.1.2FSK调制仿真73.1.3FSK调制电路8FSK基于VHDL语言解调8FSK解调程序83.2.2FSK解调仿真

2、103.1FSK解调电路104心得体会11参考文献121课设设计要求1.1题目的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冇丰富的低频成份，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)o数字调制同吋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，因而数字调制具冇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

3、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II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，J1体积较大，本设计采用Lattice公司的FPGA芯片，冇

4、效地缩小了系统的体积，降低了成本，增加了可靠性，同吋系统采用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。1.2设计要求1.丫解丫FSK信号的基本概念后，利用QuartusII软件屮的VHDL语言对2FSK频移键控系统就行调制、解调的程序设计。1.程序设计运行成功后，在利用VHDL语言对FSK频移键控系统进行调制、解调的波形仿真。2.最后通过VHDL语言制作出FSK频移键控系统调制、解调的电路图。2FSK设计原理和方案FSK的调制频移键控即FSK（Frequency—ShiftKe

5、ying）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来传递数字信总。在二进制情况下,“1”对应于载波频率，“0”对应载波频率，但是它们的振幅和初始相位不变化。FSK信号产生的两种方法：2.1.1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fl）;当棊带信号为负时（相当于“0”码），改变振荡器谐振回路的参数（电

6、容或者电感数值），使振荡器的振荡频率降低（设为f2）;从而实现Y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FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的。2.1.2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FSK调制。图2.1频率键控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，它的转速度快，波形好。频率键控法在转换

7、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和等，于是uFSK（t）信号在基带信息变换时电压会发生跳变，这种现象也称为和位不连续，这是频率键控特有的情况。2.1.3基于FPGA的FSK调制方案图2.2FSK调制方框图FSK的解调数字频率键控（FSK）信号常用的解调方法冇很多种如：2.2.1同步（相干）解调法在同步解调器屮，有上、1两个支路，输入的FSK信号经过1以卩2^个带通滤波器后变成丫上、不两路ASK信号，之后其解调原理与ASK类似，但判决需对上、下两支路比较来进行。假设上支路低通滤

8、波器输出为lx,下支路低通滤波器输出为2x,则判决准则是：xl—x2>0xl-x2<0(2.1)大于0,判别输出fl信号；小于0,判别输出f2信号。图2.3相丁•解调法原理框图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下支路低通滤波器输出为r2cos仍，则判决准则是：如果上支的信号包络较大，则判决为“1”；反之，判决为收到为“0”。2.2.2FSK滤波非相干解调法输入的FSK中频信号分别经过