【正文】 基于 FPGA的數(shù)字調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)使用 FPGA 在 EDA 技術(shù)開發(fā)軟件 QuartusⅡ 上實(shí)現(xiàn)以正弦信號(hào)為載波的三種調(diào)制信號(hào) ASK、FSK 、PSK 的調(diào)制和解調(diào)。系統(tǒng)采用 ALTERA公司生產(chǎn)的 DE2 開發(fā)板，Cyclone II EP2C35F672C6 型號(hào)的 FPGA 和 EPCS16系列的配置驅(qū)動(dòng)，使用 VHDL 硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)時(shí)鐘為 50MHZ，經(jīng)四分頻產(chǎn)生一路時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò) DDS 波形發(fā)生器形成 ASK，PSK 及 FSK 的一路載波，F(xiàn)SK 的另一路載波由系統(tǒng)時(shí)鐘經(jīng)八分頻后經(jīng)過(guò) DDS 波形發(fā)生器后產(chǎn)生。由于 ASK 和 PSK 調(diào)制特性相近，載波都為一路信號(hào)。因此在設(shè)計(jì)時(shí)將 ASK 和 PSK 調(diào)制放在同一模塊里設(shè)計(jì)，用一個(gè)選擇鍵和兩個(gè)基帶信號(hào)控制端來(lái)控制。系統(tǒng)時(shí)鐘經(jīng)過(guò) 512 分頻后經(jīng)過(guò)隨機(jī)信號(hào)模塊產(chǎn)生一路周期為 15的偽隨機(jī)序列作為數(shù)字調(diào)制的基帶信號(hào)。在解調(diào)時(shí)，用非相干解調(diào)法解調(diào)ASK 和 PSK 信號(hào)，用過(guò)零檢測(cè)法解調(diào) FSK 信號(hào)。經(jīng)過(guò)功能仿真和驗(yàn)證后，測(cè)試輸出信號(hào)與基帶信號(hào)是否相符。關(guān)鍵詞：FPGA, ASK, PSK, FSKDigital modulation and demodulation based on FPGAAbstractThis design uses FPGA on EDA technology development platform QuartusⅡ to achieve the generation and the demodulation of three modulation signal——ASK,FSK,PSK as carrier through sinusoidal system uses the ALTERA pany39。s DE2 development board,FPGA of Type Cyclone II EP2C35F672C6FPGA and driver configuration of EPCS16 system is realized in VHDL hardware description language,whose ASK,PSK and FSK carrier is generated when the four frequency produces a clock signal through the DDS waveform generator,and the system clock is the characteristics of ASK and PSK modulation are similar to each other,which means their carrier are both one way signal,the modulation of ASK and PSK are put on the same model when designed,with a selection key and the two baseband signal control ends clock generates pseudo random sequence baseband signals whose one road cycle is 15 as baseband signals through random signal model after the 512 frequency in modulation,we use non coherent demodulation to demodulate ASK and PSK signal,and the zero crossing detection method for FSK signal the system is tested through the function simulation and verification,whether the output signal and the baseband signal are conformed to each other or not will be testedKey words: FPGA, ASK, PSK, FSK目錄1 緒論............................................................1 課題背景與研究現(xiàn)狀 ..........................................1 數(shù)字調(diào)制解調(diào)背景知識(shí).....................................1 FPGA 背景知識(shí)............................................2 課題的主要研究工作 ..........................................4 本論文的結(jié)構(gòu) ................................................4 技術(shù)簡(jiǎn)介 ....................................................6 QUARTUS II 簡(jiǎn)介 ...............................................6 Quartus II 的使用及主要設(shè)計(jì)流程..........................7 Quartus II 的原理圖輸入設(shè)計(jì)流程.........................10 SignalTap II 邏輯分析儀的使用...........................11 VHDL 語(yǔ)言簡(jiǎn)介 ..............................................13 VHDL 的基本結(jié)構(gòu).........................................14 VHDL 的基本語(yǔ)法.........................................19...............................................21 ASK 的調(diào)制與解調(diào) ...........................................21 ASK 調(diào)制原理............................................21 ASK 解調(diào)原理............................................23 PSK 的調(diào)制與解調(diào) ...........................................23 PSK 調(diào)制原理............................................23 PSK 解調(diào)原理............................................25 FSK 的調(diào)制與解調(diào) ...........................................26 FSK 調(diào)制原理............................................26 FSK 解調(diào)原理............................................274 硬件模塊方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .........................................30 DDS（直接數(shù)字式頻率合成器） ................................30 DDS 原理................................................30 硬件模塊設(shè)計(jì)圖..........................................31 頻率控制模塊 ...........................................32 波形選擇模塊 ...........................................32 波形存儲(chǔ)模塊 ...........................................33 頂層實(shí)體模塊 ...........................................34 程序及仿真結(jié)果分析 .....................................35 M序列發(fā)生器 ................................................36 m 序列原理..............................................36 m 序列發(fā)生器設(shè)計(jì)........................................38 m 序列產(chǎn)生模塊..........................................41 m 序列仿真結(jié)果分析......................................41 分頻器設(shè)計(jì) .................................................43 ASK/PSK 調(diào)制與解調(diào) .........................................43 ASK/PSK 調(diào)制方案........................................43 ASK/PSK 調(diào)制模塊........................................44 ASK/PSK 調(diào)制仿真結(jié)果分析................................45 ASK/PSK 解調(diào)方案........................................46 ASK/PSK 解調(diào)模塊........................................47 ASK/PSK 解調(diào)仿真結(jié)果分析................................48 FSK 調(diào)制與解調(diào) .............................................49 FSK 調(diào)制方案............................................49 FSK 調(diào)制模塊............................................50 FSK 仿真結(jié)果分析........................................50 FSK 解調(diào)方案............................................51 FSK 解調(diào)模塊............................................52 FSK 解調(diào)仿真結(jié)果分析....................................525 系統(tǒng)調(diào)試.......................................................54 系統(tǒng)電路圖 ................................................54 系統(tǒng)仿真結(jié)果 ..............................................54結(jié)論.............................................................57致謝.............................................................58參考文獻(xiàn).........................................................59附錄：源代碼.....................................................46外文資料翻譯(附原文).............................................661 緒論 課題背景與研究現(xiàn)狀 如今社會(huì)通信技術(shù)的發(fā)展速度可謂日新月異，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)在現(xiàn)代通信技術(shù)的各種媒體中占有獨(dú)特的地位，計(jì)算機(jī)在當(dāng)今社會(huì)的眾多領(lǐng)域里不僅為各種信息處理設(shè)備所使用，而且它與通信向結(jié)合，使電信業(yè)務(wù)更加豐富。隨著人類經(jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展，人們對(duì)通信技術(shù)性能的需求也越來(lái)越迫切，從而又推動(dòng)了通信科學(xué)的發(fā)展。在通信理論上，先后形成了“過(guò)濾和預(yù)測(cè)理論” 、 “香濃信息論” ， “糾錯(cuò)編碼理論” ， “信源統(tǒng)計(jì)特性理論” ， “調(diào)制理論”等。通信作為社會(huì)的基本設(shè)施和必要條件，引起的世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，通信的目的就是從一方向另一方傳送信息，給對(duì)方以信息，但是消息的傳送一般都不是直接的，它必須借助于一定形式的信號(hào)才能便于遠(yuǎn)距離快速傳輸和進(jìn)行各種處理。雖然基帶信號(hào)可以直接傳輸，但是目前大多數(shù)信道不適合傳輸基帶信號(hào)?，F(xiàn)有通信網(wǎng)的主體為傳輸模擬信號(hào)而設(shè)計(jì)的，基帶數(shù)字信號(hào)不能直接進(jìn)入這樣的通信網(wǎng)?；鶐盘?hào)一般都包含有較低的頻率，甚至是直流的分量，很難通過(guò)有限尺寸的天線得到有效輻射，因而無(wú)法利用無(wú)線信道來(lái)直接傳播。對(duì)于大量有線信道，由于線路中多半串接有電容器或并接有變壓器等隔直流元件，低頻或直流分量就會(huì)受到很大限制。因此，為了使基帶信號(hào)能利用這些信道進(jìn)行傳輸，必須使代表信息的原始信號(hào)經(jīng)過(guò)一種變換得到另一種新信號(hào)，這種變換就是調(diào)制。實(shí)際中一般選正弦信號(hào)為載波信號(hào)。代表所傳信息的原始信號(hào)，是調(diào)制載波的信號(hào)。數(shù)字調(diào)制傳輸在現(xiàn)代通信中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，主要是因?yàn)閿?shù)字通信有以下優(yōu)點(diǎn):① 數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)、處理 、抗干擾能力強(qiáng)；② 數(shù)字信號(hào)便于交換和傳輸；③ 可靠性高，傳輸過(guò)程中的差錯(cuò)可以設(shè)法控制；④ 數(shù)字信號(hào)易于加密且保密性