基于fpga 的2fsk 调制解调的研究

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1、基于FPGA的2FSK调制解调的研究文/牛学芬　曹亚丽频移键控(FSK)是经国际电信联盟标准化的一种重要数字调制方式，广泛应用于数据量较小、数据率较低、短距离传输的通信领域。本文对基于FPGA的2FSK调制解调的设计进行研究，给出软件功能仿真验证。【关键词】频移键控调制解调现场可编程门阵列数字调制解调技术是数字通信技术的重要组成部分之一，它一直是通信领域的热点课题，数字调制技术将直接影响数字通信系统的质量。利用数字信号对载波的频率、振幅和相位三个参量进行控制时，数字调制可分为三种基本形式：频移键控（Frequency-ShiftKeying，F

2、SK），振幅键控（Amplitude-ShiftKeying，ASK），相移键控（Phase-ShiftKeying，PSK。实际应用中不同的调制方式形成通信系统的不同体制，从而决定各种通信系统的基本性能。FSK调制在中低速通信系统中得到了广泛的应用，例如CID(CallingIdentityDelivery)来电显示，低速的Modem，铁路系统和电力线载波通信。文中介绍了2FSK调制的原理，并基于FPGA设计了2FSK调制解调电路。12FSK基本原理FSK是利用载波的频率变化来传递数字信息，二进制频移键控2FSK是信号码元的‘1’和‘0’分别

3、用两个不同的频率的正弦载波来传送，其表达式为：式中φ1和φ0是码元的初始相位，ω1=2πf1和ω0=2πf0为两个不同码元的角频率，A为码元的包络。调制是将信息信号转换为信道信号或发送信号，主要作用就是便于发送和接收，提高接收端输出信号的质量，实现多路复用，而解调是调制的逆过程，它从接收的已22FSK调制解调的设计及仿真2.1FPGA的基本设计流程FPGA具有功能强大，开发过程投资小、周期短，可反复编程修改，保密性能好，开发工具智能化等特点，正是因为它的这些优点，FPGA在现代通信系统中正在发挥越来越重要的作用。FPGA的设计流程就是利用EDA

4、开发软件和编程工具对FPGA芯片进行开发的过程。具体的开发流程一般包括电路设计、设计输入、功能仿真、综合优化、综合后仿真、实现与布局布线、时序仿真与验证、板级仿真与验证，以及芯片编程与调试等主要步骤。文中设计基于Altera公司的cyclone系列芯片，采用QuartusⅡ开发软件。QuartusⅡ支持原理图式图形设计输入，文本设计输入（如ADHL、VHDL、Verilog等HDL语言），及波形输入等方式。常用方式是以HDL语言为主，原理图为辅，进行混合设计以发挥二者各自特色。2.22FSK调制模块设计2FSK调制方式有模拟调频法和频率调频法，

5、模拟调频法使用二进制数字基带信号控制一个振荡器的参数，直接改变振荡频率，输出不同频率的信号，其原理与模拟调制相同。这种方法容易实现，但频率稳定度差。频率键控法是用数字矩形脉冲控制电子开关在两个振荡器间转换，从而输出不同频率信号的方法。该设计采用频率键控法，整个电路共分为分频器、m序列产生器、跳变检测、数据选择器正弦信号产生器五个部分，设计框图如图1所示。2FSK调制的仿真图如图2所示，当基带信号为0，调制信号输出选通载波f0，当基带信号为1，调制信号输出选通载波f1。2.32FSK解调模块设计解调采用过零点检测法，由于2FSK信号的两种码元的频

6、率不同，所以计算码元中信号波形的过零数目多少，就可以衡量频率的高低，故检出数字调频信号的过零点数即可得到相应的载波频率值，根据已知的载波频率确定基带信号从而判断出基带信号。图3为2FSK解调电路仿真结果，DEPSK为恢复的基带信号形式。3结论本文对2FSK调制解调部分的设计进行了研究和仿真验证，整个设计过程基于采用VHDL语言实现，设计灵活、修改方便，具有良好的可移植性，能更好地满足现代通信系统的要求，比专用芯片具有更大的灵活性和可控性。