基于VHDL的2FSK調制解調器設計
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針對FSK信號的特點(diǎn)，我們可以提出基于FPGA的FSK調制器的一種實(shí)現方法-分頻法，這種方法是利用數字信號去控制可變分頻器的分頻比來(lái)改變輸出載波頻率，產(chǎn)生一種相位連續的FSK信號，而且電路結構簡(jiǎn)單，容易實(shí)現。在2FSK信號中，載波頻率隨著(zhù)二元數字基帶信號(調制信號)的“1”或“O”而變化，“1”對應于頻率為f1的載波，“O”對應于頻率為f2的載波。2FSK的已調信號的時(shí)域表達式為：
2FSK信號的常用解調方法是采用非相干解調和相干解調。其解調原理是將2FSK信號分解為上下兩路2ASK信號分別進(jìn)行解調，然后進(jìn)行判決。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小，可以不專(zhuān)門(mén)設置門(mén)限。判決規則應與調制規則相呼應，調制時(shí)若規定“1”符號對應載波頻率f1，則接收時(shí)上支路的樣值較大，應判為“1”，反之則判為“0”。
2 2FSK調制器設計
2．1 分頻法實(shí)現2FSK調制器
鍵控法也常常利用數字基帶信號去控制可變分頻器的分頻比來(lái)改變輸出載波頻率，從而實(shí)現FSK的調制。實(shí)現2FSK調制的原理方框圖如圖1所示。
其中FSK調制的核心部分包括分頻器、二選一選通開(kāi)關(guān)等，圖中的兩個(gè)分頻器分別產(chǎn)生兩路數字載波信號；二選一選通開(kāi)關(guān)的作用是以基帶信號作為控制信號，當基帶信號為“0”時(shí)，選通載波f1；當基帶信號為“1”時(shí)，選通載波f2。從選通開(kāi)關(guān)輸出的信號就是數字FSK信號。這里的調制信號為數字信號。
2．2 仿真結果
整個(gè)設計使用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)，以EPM7032LC44-15為下載的目標芯片，在MAX+PLUSⅡ軟件平臺上進(jìn)行布局布線(xiàn)后進(jìn)行波形仿真，其中clk為輸入主時(shí)鐘信號；start為起始信號，當start為“1”的時(shí)候，開(kāi)始解調；q1為載波信號f1的分頻計數器，q2為載波信號 f2的分頻計數器：f1、f2為載波信號；x為基帶信號：y為經(jīng)過(guò)FSK調制器后的調制信號；當輸入的基帶信號x='O'時(shí)，輸出的調制信號y為f1，當輸入的基帶信號x='1'時(shí)，輸出的調制信號y為f2。仿真結果如圖2所示。
3 2FSK解調器設計
3．1 分頻法實(shí)現2FSK解調器
過(guò)零檢測法與其他方法比較，最明顯的優(yōu)點(diǎn)就是結構簡(jiǎn)單、易于實(shí)現，而且對增益起伏不敏感，特別適用于數字化實(shí)現。它是一種經(jīng)濟、實(shí)用的最佳數字解調方法。其方框圖如圖3所示。
它利用信號波形在單位時(shí)間內與零電平軸交叉的次數來(lái)測定信號頻率。輸入的已調信號經(jīng)限幅放大后成為矩形脈沖波，再經(jīng)微分電路得到雙向尖脈沖，然后整流得到單向尖脈沖，每個(gè)尖脈沖代表信號的一個(gè)過(guò)零點(diǎn)，尖脈沖重復的頻率是信號頻率的兩倍。將尖脈沖去觸發(fā)一單穩態(tài)電路，產(chǎn)生一定寬度的矩形脈沖序列，該序列的平均分量與脈沖重復頻率，即輸入頻率信號成正比。所以經(jīng)過(guò)低通濾波器的輸出平均量的變化反映了輸入信號的變化，這樣就完成了頻率一幅度的變換，把碼元“1” 與“0”在幅度上區分開(kāi)來(lái)，恢復出數字基帶信號。實(shí)現2FSK解調器的原理方框圖如圖4所示。
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