基于VHDL的2FSK调制解调器设计

作者：时间：2011-01-11 来源：网络收藏

针对FSK信号的特点，我们可以提出基于FPGA的FSK调制器的一种实现方法-分频法，这种方法是利用数字信号去控制可变分频器的分频比来改变输出载波频率，产生一种相位连续的FSK信号，而且电路结构简单，容易实现。在2FSK信号中，载波频率随着二元数字基带信号(调制信号)的“1”或“O”而变化，“1”对应于频率为f1的载波，“O”对应于频率为f2的载波。2FSK的已调信号的时域表达式为：

2FSK信号的常用解调方法是采用非相干解调和相干解调。其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，然后进行判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。判决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率f1，则接收时上支路的样值较大，应判为“1”，反之则判为“0”。

2 2FSK调制器设计
2．1 分频法实现2FSK调制器
键控法也常常利用数字基带信号去控制可变分频器的分频比来改变输出载波频率，从而实现FSK的调制。实现2FSK调制的原理方框图如图1所示。

其中FSK调制的核心部分包括分频器、二选一选通开关等，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”时，选通载波f1；当基带信号为“1”时，选通载波f2。从选通开关输出的信号就是数字FSK信号。这里的调制信号为数字信号。
2．2 仿真结果
整个设计使用VHDL语言编写，以EPM7032LC44-15为下载的目标芯片，在MAX+PLUSⅡ软件平台上进行布局布线后进行波形仿真，其中clk为输入主时钟信号；start为起始信号，当start为“1”的时候，开始解调；q1为载波信号f1的分频计数器，q2为载波信号 f2的分频计数器：f1、f2为载波信号；x为基带信号：y为经过FSK调制器后的调制信号；当输入的基带信号x='O'时，输出的调制信号y为f1，当输入的基带信号x='1'时，输出的调制信号y为f2。仿真结果如图2所示。

3 2FSK解调器设计
3．1 分频法实现2FSK解调器
过零检测法与其他方法比较，最明显的优点就是结构简单、易于实现，而且对增益起伏不敏感，特别适用于数字化实现。它是一种经济、实用的最佳数字解调方法。其方框图如图3所示。

它利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。输入的已调信号经限幅放大后成为矩形脉冲波，再经微分电路得到双向尖脉冲，然后整流得到单向尖脉冲，每个尖脉冲代表信号的一个过零点，尖脉冲重复的频率是信号频率的两倍。将尖脉冲去触发一单稳态电路，产生一定宽度的矩形脉冲序列，该序列的平均分量与脉冲重复频率，即输入频率信号成正比。所以经过低通滤波器的输出平均量的变化反映了输入信号的变化，这样就完成了频率一幅度的变换，把码元“1” 与“0”在幅度上区分开来，恢复出数字基带信号。实现2FSK解调器的原理方框图如图4所示。