2fsk調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-14 18:48 本頁(yè)面
【正文】 frequency shift keying, the resulting signal as FSK signals. This signal allows the digital signal can be transmitted with a munication channel. The course design is used in the EDA VHDL language test board to achieve FSK modulation and demodulation system. By keying of the carrier modulation, zerodetection method used to demodulate the modulated signals. Shift register with four pseudorandom sequence generated as the modulation signal. Simulation successfully downloaded to the experimental board, were observed by the oscilloscope signal and the modulated wave modulation。 modulation signal and demodulated signal, and waveform simulation results are the same, but because of noise, making the oscilloscope waveform has glitches.[Key words] FSK modulation and demodulation。VHDL。Shift Keying。zerocrossing detection method1. 緒論 課題背景 數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控(FsK—Frequency Shift Keying)，二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來(lái)傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。 2FSK信號(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻，而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于載頻（與不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且與之間的改變是瞬間完成的。從原理上講，數(shù)字調(diào)頻可 用模擬調(diào)頻法來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)。模擬調(diào)頻法是利用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻，是頻移鍵控通信方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法。2FSK鍵控法 則是利用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。鍵控法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實(shí)現(xiàn)，故應(yīng)用廣泛。隨著電子計(jì)算機(jī)的普及，數(shù)據(jù)通信技術(shù)正在迅速發(fā)展。數(shù)字頻率調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中常見(jiàn)的一種調(diào)制方式。頻移鍵控（FSK）方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，并且解調(diào)不須恢復(fù)本地載波，可以異步傳輸，抗噪聲和抗衰落性能也較強(qiáng)。因此，F(xiàn)SK調(diào)制技術(shù)在通信行業(yè)得到了廣泛地應(yīng)用，并且主要適用于用于低、中速數(shù)據(jù)傳輸。由于FSK調(diào)制解調(diào)原理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，作為數(shù)字通信原理的入門(mén)學(xué)，理解FSK后可以容易理解其他更復(fù)雜的調(diào)制系統(tǒng)，為以后的進(jìn)一步發(fā)展打下基礎(chǔ)。 課題的主要研究工作課題主要研究2FSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，完成對(duì)數(shù)字信號(hào)的調(diào)制及解調(diào)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)單，并要調(diào)制解調(diào)過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)，能正確的完成調(diào)制解調(diào)任務(wù)。2. 方案論證 2FSK調(diào)制解調(diào)的基本原理 二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制器與解調(diào)器的原理用基帶信號(hào)對(duì)高頻載波的瞬時(shí)頻率進(jìn)行控制的調(diào)制方式叫做調(diào)頻，在數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中則稱為頻移鍵控(FSK)。頻移鍵控在數(shù)字通信中是使用較早的一種調(diào)制方式，這種方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，抗干擾和抗衰落的性能也較強(qiáng)。其缺點(diǎn)是占用頻帶較寬，頻帶利用串不夠高，因此，額移鍵控主要應(yīng)用于低、中速數(shù)據(jù)的傳輸，以及衰落信道與頻帶較寬的信道。 2FSK信號(hào)的表達(dá)式和波形圖頻移鍵控是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。在2FSK中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在和兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為 —————假設(shè)二進(jìn)制序列s（t）為l01001時(shí)， 2FSK信號(hào)的波形從圖中可以看出，一個(gè)2FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的2ASK信號(hào)的疊加。因此，2FSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可寫(xiě)成式中：g(t)為單個(gè)矩形脈沖，脈寬為；是的反碼，若=1，則=0；若=0，則=1，于是和分別是第n個(gè)信號(hào)碼元的初相位。在移頻鍵控中，和不攜帶信息，通?？闪詈蜑榱?。 2FSK信號(hào)的帶寬由式()可知，2FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的振幅鍵控信號(hào)之和，因此它的頻帶寬度是兩倍數(shù)字基帶信號(hào)帶寬(B)與之和，即： 方案的比較與選擇 2FSK調(diào)制方案的比較與選擇2FSK信號(hào)產(chǎn)生的方法主要有兩種。一種可以采用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)（即直接調(diào)頻法）；另一種可以采用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 直接調(diào)頻法原理所謂直接調(diào)頻法，就是用數(shù)字基帶信號(hào)去控制一個(gè)振蕩器的某種參數(shù)而達(dá)到改變振蕩頻率的目的。模 擬調(diào) 頻 器 直接調(diào)頻法原理框圖 鍵控法原理該方法就是在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制 下通過(guò)開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通，使其在每一個(gè)碼元期間輸出或兩個(gè)載波之一。，它將產(chǎn)生二進(jìn)制FSK信號(hào)。圖中，數(shù)字信號(hào)控制兩個(gè)獨(dú)立振蕩器。門(mén)電路（即開(kāi)關(guān)電路）和按數(shù)字信號(hào)的變化規(guī)律通斷。若門(mén)打開(kāi)，則門(mén)關(guān)閉故輸出為，反之則輸出。這種方法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、波形好，而且頻率穩(wěn)定度可以做得很高。頻率鍵控法還可以借助數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。以上兩種FSK信號(hào)的調(diào)制方法的差異在于：由直接調(diào)頻法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。（這一類(lèi)特殊的FSK，稱為連續(xù)相位FSK（ContinousPhase FSK，CPFSK））而鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)，是由電子開(kāi)關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻率源之間轉(zhuǎn)換形成，故相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。f1門(mén)電路1門(mén)電路2相加倒相f2基帶信號(hào)輸入 鍵控法原理框圖 2FSK調(diào)制方案的選擇我們組選擇采用鍵控法來(lái)產(chǎn)生2FSK信號(hào)，主要基于以下3個(gè)原因：1：MAX+PlusⅡ所用的實(shí)驗(yàn)板以數(shù)字信號(hào)為主，而鍵控法用VHDL語(yǔ)言和邏輯電路很容易實(shí)現(xiàn)。2：直接調(diào)頻法產(chǎn)生的移頻鍵控信號(hào)雖易于實(shí)現(xiàn)，但由于是同一振蕩器產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的信號(hào)，在頻率變換的過(guò)渡點(diǎn)相位是連續(xù)的，其頻率穩(wěn)定度較差。而且這種方法產(chǎn)生的FSK信號(hào)頻移不能太大，否則振蕩不穩(wěn)，甚至停振，因而實(shí)際應(yīng)用范圍不廣，僅適用于低速傳輸系統(tǒng)。3：頻率鍵控法是用數(shù)字矩形脈沖控制電子開(kāi)關(guān)，使電子開(kāi)關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的振蕩器之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而在輸出端得到不同頻率的已調(diào)信號(hào)。由于產(chǎn)生和載頻是由兩個(gè)獨(dú)立的振蕩器實(shí)現(xiàn)，則輸出的2FSK信號(hào)的相位是不連續(xù)的。這種方法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，波形
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