基于vhdl语言的ask、psk、fsk的eda实训报告

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1、数字电路EDA设计报告题目2FSK2ASK2PSK的信号发生器学院桂林理工大学专业通信技术组员姓名唐敏罗薰雨冯雪莲学号19、43、01指导教师韦燕朱敦忠二〇一三年七月2FSK2ASK2PSK信号产生器的设计一、实验目的（1）熟悉QUARTUS的基本使用。（2）学会在硬件上实现软件的功能。（3）学习VHDL基本单元电路的综合设计应用。二、实验内容设计并调试好2FSK2ASK2PSK信号产生器，并用EDA实验开发系统。1.FSK信号1.1FSK信号产生原理数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键

2、控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，

3、故应用广泛。2FSK信号的产生方法如图1所示。图中为代表信息的二进制矩形脉冲序列，即使2FSK信号[2]。s(t)模拟调频器s(t)010010图12FSK信号产生方法根据以上2FSK信号产生的原理，已调信号的数字表达式见式：其中，s(t)为单极性非零矩形脉冲序列，公式见式：其中表达式见式：为对逐码元取反而形成的脉冲序列，其表达式见式：其中，是的反码，即若，则；若，则。表达式见式：2FSK信号的功率谱公式见式：1.2FSK信号产生器各模块整个2FSK系统共分为分频器、m序列产生器、跳变检测、正弦波信

4、号发生器和DAC数模变换器等5部分，其中前4部分由FPGA器件完成。图2所示为2FSK信号发生器框图。1.2KHz120KHz时钟输入1.2MHz分频器M序列产生器正弦信号发生器DAC跳变检测图22FSK信号发生器框图1.3分频器本设计的数据速率为1.2kb/s，要求产生1.2KHz和2.4KHz两个正弦信号。对每个码元持续周期所对应正弦信号取100个采样点，因此要求能产生两个时钟信号：1.2KHz（数据速率）和120KHz（正弦波信号发生器输入时钟）。基准时钟由外部时钟输入，因此需设计一个100分

5、频器产生120KHz信号，再设计一个100分频器产生1.2KHz信号。1.4m序列产生器m序列是伪随机序列的一种，它的显著特点是：（1）随机特性；（2）预先可确定性；（3）循环特性，从而在通信领域得到了广泛的应用。本设计用一种带有两个反馈抽头的三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。通过更换时钟频率，可以方便地改变输入码元的速率。m序列产生器的电路结构如图3-2所示。1.2KHz时钟信号或门异或门或非门DQCLKDQCLKDQCLK图3“1110010”

6、伪随机m序列产生器图1.5跳变检测将跳变检测引入正弦波的产生中，可以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处。基带信号的跳变检测可以有很多方法，图4所示为一种在可编程逻辑器件中实现的方案。时钟信号跳变输出基带码元DQCLK异或门图4信号跳变检测电路图1.6正弦信号的产生用数字电路和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两倍以上的速率对该模拟信号采样时，便可将原模拟信号不失真地恢复出来。本设计要求得到的是两个不同频率的正弦信号，其频率正好呈倍

7、数关系。设计中对1.2KHz的正弦波一个周期采样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信号正确地解调。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。本设计中，数字基带信号与2FSK调制信号的对应关系为：“0”对应1.2KHz，“1”对应2.4KHz。具体的正弦波信号产生器可以用查找表来实现。按前面的设计思想，本方案需要

8、设计有100个单元的查找表，其中每个单元分别保存100个正弦波采样的对应样值。当码元由1变为0时，为了产生1.2KHz的正弦信号，只需要将查找表中的内容逐一读出即可，直到将查找表中所有单元读取完毕，然后再从第一单元开始读取。这样，每个码元周期内将输出一个周期的正弦波信号。当码元由0变为1时，为了产生2.4KHz的正弦信号，就不能逐一读取所有单元了，而要每隔一个单元读取一个样值。这样，在每个码元周期内就会对整个查找表读取两次，即输出两个周期为2.4KHz的正弦波信号。1