【正文】 6 頁，共 54 頁 end askt。 （ 3） 數(shù)字載波調制的 2ASK 信號可經過外接濾波器轉換成模擬信號形式的信號輸出 因為采用數(shù)字載波調制的 2ASK 信號是數(shù)字信號，含有豐富的高頻分量，所以經過一個帶通濾波器或者一個低通濾波器后，將減少高頻成分，輸出信號接近模擬載波調制 2ASK 調制的建模方框圖如圖 41所示 FPGA 圖 41 2ASK 調制建模方框圖 2ASK 調制電路 圖 如圖 42所示 clk 分頻器 start 基帶信號 與門 已調信號 載波 f 第 25 頁，共 54 頁 圖 42（ a） 2ASK 調制電路 的 VHDL 建模電路 圖 42(b) 2ASK 調制的邏輯電路圖 2. 2ASK 調制的 VHDL 程序 library ieee。用戶可以打開編譯系統(tǒng)安裝目錄下的庫文件夾內的各個程序包文件，查看各個程序包的內容。 結構描述方式的優(yōu)點是可以將已有的 設計成果應用與當前的設計中，因而大大的提高了設計效率，對于可分解的大型設計，結構描述方式總是首選方案，也是由上至下設計方法的具體實施。一般通過一組串行的 VHDL 進程來反映設計的功能和算法。一個基本的 VHDL 設計實體結構模型如圖 24所示。這樣做的好處是可以使設計人員集中精力進行電路設計的優(yōu)化，而不需要考慮其他的問題 。此外， VHDL 語言能夠同時支持同步電路、異步電路和隨機電路的設計實現(xiàn)，這是其他硬件描述語言所不能比擬的。 1987 年底， VHDL 被 IEEE 和美國國防部確認為標準硬件描述語言。 Logic Lock 設計流程運行設計者單獨地優(yōu)化和鎖定每個模塊的性能，在大型 SOPC 設計的構建過程中也保持整個系統(tǒng)的性能。 在 Quartus Ⅱ 中設計者可以根據(jù)個人的習慣和喜好，自定義開發(fā)環(huán)境的布局、菜單、命令、和圖表等。 Quartus II 設計軟件改進了性能、提升了功能性、解決了潛在的設計延遲等，在工業(yè)領域率先提供 FPGA 與 maskprogrammed devices 開發(fā)的統(tǒng)一工作流程。 Cyclone 器件自動進行 32位 CRC 冗余校驗。這些功能允許設計者管理內部和外部系統(tǒng)時序。 Cyclone 器件具有高級外部存儲器接口，允許設計者將外部單數(shù)據(jù)率（ SDR），雙數(shù)據(jù)率（ DDR）、 SDRAM 和 DDRRAM 器件集成到復雜系統(tǒng)設計中，而不會降低數(shù)據(jù)訪問的性能。 Cyclone 系列 FPGA 的價格滿足了市場對創(chuàng)新的要求，通過產品 迅速面市來確定領先優(yōu)勢。 3 FPGA 的應用： （ 1） 產品設計 把相對成熟的技術應用到某些特定領域如通訊，視頻，信息處理等等開發(fā)出滿足行業(yè)需要并能被行業(yè)客戶接受的產品這方面主要是 FPGA 技術和專業(yè)技術的結合問題，另外還有就是與專業(yè)客戶的界面問題產品設計還包括專業(yè)工具類產品及民用產品，前者重點在性能，后者對價格敏感產品設計以實現(xiàn)產品功能為主要目的， FPGA 技術是一個實現(xiàn)手段在這個領域， FPGA 因為具備接口，控制，功能 IP，內嵌 CPU 等特點有條件實現(xiàn)一個構造簡單，固化程度高，功能全面的系統(tǒng)產品設計 。另外一種方法是用 CPLD（復雜 可編程邏輯器件 備）。這些可編輯元 件可以被用來實現(xiàn)一些基本的邏輯門電路（ 比如 AND、 OR、 XOR、NOT）或者更復雜一些的組合功能比如解碼器或數(shù)學方程式。從而解決了載波相位不確定的問題。對于 2CPSK 的調制的實現(xiàn)也有兩種方法；模擬調制法和鍵控法，其原理圖分別如圖 38 和 39 所示 s(t) 雙極性 ( t ) 不歸零 cos t 圖 38 用相乘器實現(xiàn) 2CPSK 調制原理框圖 開關電路 0 ( t ) s(t) 圖 39 用鍵控法實現(xiàn) 2CPSK 調制原理框圖 2. 2CPSK 解調的原理 2CPSK信號的解調通常使用相干解調法，在相干解調中要注意相干載波必須與 2CPSK信號是同頻同相的，其相干解調的原理圖如圖 310 所示 碼型變換 乘法器 移向 cos t 第 11 頁，共 54 頁 ( t ) 定時 cos t 脈沖 圖 310 用相干解調法實現(xiàn) 2CPSK 解調原理框圖 2DPSK的調制 與解調 1. DPSK 調制的原理 在 2CPSK 中，相位變化是以未調載波的相位作為參考基準的。 2. 2FSK 解調的原理 2FSK 解調依然有兩種方法：非相干解調法和相干解調法。 輸出 抽樣 判決 圖 33 用非相干解調實現(xiàn) 2ASK 解調 原理框圖 抽樣 cos t 判決 圖 34 用相干解調法實現(xiàn) 2ASK 解調 原理框圖 2FSK 的調制與解調 cos 抽樣 判決器 低通 濾波器 相乘器 帶通 濾波器 抽樣 判決器 低通 濾波器 全波 濾波器 帶通 濾波器 第 7 頁，共 54 頁 1. FSK 的調制的原理 頻移鍵控就是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。 比如原始信號 A 與載頻 cos(ω t + θ ) 調制后得到信號 Acos(ω t + θ )； 解調時引入相干（同頻同相）的參考信號 cos(ω t + θ )，則得到： Acos (ωt+θ)cos(ωt+θ) （ 21） 利用積化和差公式可以得到 A*1/2*[cos (ωt+θ+ωt+θ)+cos(ωt+θωtθ)] =A*1/2*[cos (2ωt+2θ)+cos(0)] =A/2*[cos (2ωt+2θ)+1] =A/2+A/2cos (2ωt+2θ) （ 22） 利用低通濾波器將高頻信號 cos(2ω t+2θ )濾除，即得原始信號 A。于是，當兩臺計算機要通過電話線進行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設備負責數(shù)模的轉換。 第 3 頁，共 54 頁 2 數(shù)字調制與解調的原理 數(shù)字調制與解調概述 調制是指 將各種 數(shù)字基帶信號 轉換成適于 信道 傳輸?shù)臄?shù)字調制信號 (已調信號或頻帶信號 )， 解調 是 在接收端將收到的數(shù)字頻帶信號還原成 數(shù)字基帶信號 。在對一個設計實體定義了外部界面后，一旦其內部開發(fā)完成后，其他的設計就可以直接調用這個實體。DPSK?？梢赃M行時序仿真，在 Quartus Ⅱ 中可以清楚的分析仿真的波形，根具 2ASK、 2FSK、 2PSK、 DPSK 調制解調的原理，分析波 形的正確性。完成對于數(shù)字頻帶系統(tǒng)的建模與設計。解調是接收端將在已調信號從高頻載波上搬移下來，還原成為基帶信號。 2FSK carrier wave signal varies with baseband signal’s frequency。 VHDL language 第 1 頁，共 54 頁 1 緒論 設計的意義與背景 隨著當今電子信息技術的快速發(fā)展，現(xiàn)代計算機技術與微電子技術的結合越來越緊密，而利用高層次的 VHDL/Verilog 語言等硬件描述語言對于現(xiàn)場課編程門陣列（ FPGA）和復雜可編程邏輯器件（ CPLD）進行設計，使之成為集成電路（ ASIC），這很大程度上縮短了設計的開發(fā)周期和開發(fā)的成本。 EDA 技術主要應用于輔助設計三方面的工作： IC 技術、 PCB 設計、電子電路系統(tǒng)設計，將硬件設計軟件化，使之在電子系統(tǒng)設計中能過突破一些技術瓶頸，加速了通信系統(tǒng)的設計速率，提高了產品的性價比。該信 號稱為已調信號，而基帶信號稱為調制信號。經過調制的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經由接收方的 Modem 負責把模擬信號還原為計算機能識別的數(shù)字信號，這個過程我們稱 “解調 ”，也稱 A/D 轉換。 非相干解調是解調方法的一種，是相對相干解調而言的，非相干解 調是通信原理中的一種重要的解調方法，無論在模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)中都非常重要。在頻移鍵控中 和 不攜帶任何信息，通常為零。相干解調和非相干解調法的原理圖分別如圖 36 和 37 所示 輸入 定時脈沖 輸出 圖 36 用相干解調法實現(xiàn) 2FSK 的解調原理框圖 低通濾波器 相乘器 低通濾波器 相乘器 BPF BPF 抽樣判決器 振蕩器 選通開關 反相器 選通開關 振蕩器 相加器 第 9 頁，共 54 頁 輸入 定時脈沖 輸出 圖 37 用非相干解調法實現(xiàn) 2FSK 的解調原理框圖 2CPSK的調制與解調 1. CPSK 調制的原理 相移鍵控是利用載波的相位變化來傳輸數(shù)字信息的，而振幅和頻率保持不變。所以 2CPSK 難以實用。在解調的過程中，由于載波的相位模糊性的影響，使得解調出的相對碼也可能是“ 1” 和“ 0”的倒置，但經差分譯 碼（碼反變換）得到的絕對碼不會發(fā)生任何倒置的現(xiàn)象，從而解決了相位模糊問題。一個出廠后的成品 FPGA 的邏輯塊和連接可以按照設計者而改變，所以 FPGA 可以完成所需要的邏輯功能。 （ 2） FPGA 可做其它全定制或半定制 ASIC 電路的中試樣片。 4 Cyclone 系列 FPGA （ 1）概述 Cyclone 系列 FPGA 是目前 ASIC 應用餓 低成本應用方案。 Cyclone 系列 FPGA 綜合考慮了邏輯器、存儲器、鎖相環(huán)（ PLL）和高級 I/O 接口。 ④ 支持 LVDS I/O。 ⑦ 熱插拔和上電順序。 ⑩ 支持工業(yè)級溫度。系統(tǒng)設計者現(xiàn)在能夠用 Quartus II 軟件評估 Hard Copy Stratix 器件的性能和功耗，相應地進行最大吞吐量設計。命令等圖標。 MAX3000A 和 MAX7000 設計者現(xiàn)在可以使用 Quartus II 設計軟件中才有的所有強大的功能。 1993年， IEEE 對 VHDL 進行了修訂，從更高的抽象層次和系統(tǒng)描述能力上擴展 VHDL 的內容，公布了新版本的 VHDL，即 IEEE 標準的 10761993 版本，（簡稱 93 版）。同時， VHDL 語言也支持慣性延遲和 傳輸延時 這樣可以準確地建立硬件電路的模型。在設計過程中，設計人員可以建立各種可再次利用的模塊，一個大規(guī)模的硬件電路的設計不可能從門級電路開始一步步地進行設計，而是一些模塊的累加。 （ 2） 結構體 數(shù)字頻帶系統(tǒng)的 建模與 設計 第 22 頁，共 54 頁 結構體（ Architecture） 用于描述實體所代表的系統(tǒng)內部的結構和行為。這種描述方式將數(shù)據(jù)看 成從設計的輸入端到輸出端，通過并行語句表示這些數(shù)據(jù)的變化，即對信號到信號的數(shù)據(jù)流動的路徑和形式進行描述。庫和程序包就是使設計者共享已經編譯過的設計成果。那么在具體硬件實現(xiàn)時，要采用哪種方式就需要配置來實現(xiàn)。 use 。載波信號 begin process(clk) begin if clk39。039。 y=x and f。 2ASK 解調電路如圖 44 所示 圖 44(a) 2ASK 解調電路 的 VHDL 建模電路 寄存器 XX clk 分頻器 q start ASK 信號 判決 基帶信號 計數(shù)器m 數(shù)字頻帶系統(tǒng)的 建模與 設計 第 28 頁，共 54 頁 圖 44（ b） 2ASK 解調邏輯電路圖 2. 2ASK 解調的程序 library ieee?；鶐盘? end askj。039。m 計數(shù)器清零 elsif q=10 then if m=3 then y=39。then m=m+1；計 xx 信號的脈沖個數(shù) end if。 基于 VHDL 語言實現(xiàn) 2FSK 調制與解調 數(shù)字頻帶系統(tǒng)的 建模與 設計 第 32 頁，共 54 頁 2FSK 調制的實現(xiàn) 1. FSK 的建模思想 FSK 調制的方框圖如圖 47所