用FPGA器件实现2FSK_2PSK调制器的设计
实验五(2FSK、2PSK、2DPSK调制系统仿真)
2FSK/2PSK/2DPSK 调制系统仿真实验要求：1、 学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容；2、上机实验后撰写实验报告，记录下自己的实验过程，记录实验心得。
3、掌握2FSK/2PSK/2DPSK 调制系统仿真的原理与方法。
4、以电子形式在规定日期提交实验报告。
实验指导：1、2FSK 调制原理 1）2FSK 信号的产生：2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。
例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。
故其表示式为{)cos()cos(21122)(θωθωϕ++=t A t A FSK t时发送时发送"1""0"式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。
2FSK 信号的产生方法有两种：（1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。
如图1-1（a ）所示。
（2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。
如图1-1（b ）所示。
这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。
(a) (b)图1-1 2FSK 信号产生原理图由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即)cos(])([)cos(])([)cos(·)()cos()()(221122112θωθωθωθωϕ+-++-=+++=∑∑∞-∞=∞-∞=t nT t g a t nT t g a t t g t t g t n s n n s n FSK其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。
基于FPGA的FSK调制解调器的设计
CLK RST
取样
xi (T )
CLK_1 RST_1
比较电路 F_DIV:U1
F1_1 F2_1
调制波形输出 FSKMDE:U2 电路
CLK_2 F1_2 F2_2 INSIGNAL_2
y (t )
Y_2
Y
时钟电路
RST_2
调制信号 生成电路
INSIGNAL
2FSK调制器的RTL图
2FSK调制解调的设计
1 1 1 0 0 0 1 1 0
V2 (t )
定时脉冲
t t
2FSK的包络检波法原理框图
0
0
t
2FSK过零检测法的波形
2FSK调制解调的设计
所谓的2FSK就是有两个载波信号，分别对应基带信号的0、1，对于 所谓的2FSK就是有两个载波信号，分别对应基带信号的0、1，对于 具体的如何对应，并没有明确地要求，只要保持调制和解调的对应关系一 具体的如何对应，并没有明确地要求，只要保持调制和解调的对应关系 样便可以实现正确的解调，如下是我设计的 2FSK调制器的实际设计原理框 一样便可以实现正确的解调，如下是我设计的2FSK调制器的RTL图。 图。
A点
抽样判决
输出
2
t
2FSK包络检波法框图
B点
带通滤波器1
y1 (t )
微分电路
f1
放大限幅电路 B
LBP1
V1 (t )
E F
t
C点
y (t ) A
cos w1t
y2 ( t )
C
2FSK
整流电路
D
t
输出
脉冲形成电路
低通滤波 抽样判决
带通滤波器2
数字调制解调过程及用FPGA实现的思路
目录一、2FSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路1. 2FSK信号的产生2.2FSK信号的解调3.采用FPGA实现2FSK调制与解调的整体思路二、BPSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路1.BPSK信号的产生2.BPSK信号的解调3.采用FPGA实现BPSK调制与解调的整体思路三、DBPSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路1.DBPSK信号的产生2.DBPSK信号的解调3.采用FPGA实现BPSK调制与解调的整体思路四、总结对比五、遇到的问题参考书目一、2FSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路1.2FSK信号的产生2FSK信号的产生方法主要有两种。
第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，如(a)图所示，使其能够输出两个不同频率的码元。
第二种方法是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出，如(b)图所示。
这两种调制方法相比较，存在以下差异：①直接调频法易于实现，但由于在同一振荡器产生两个不同频率的信号，在频率的过渡点相位是连续的（如图c），其频率稳定度较差。
而且这种方法产生的频移不能太大，否则振荡不稳，甚至停振，因而在实际应用方面不广，仅适于低速传输系统。
②键控法是用数字矩形脉冲控制开关，使电子开关在两个独立的振荡器之间进行转换，从而在输出端得到不同频率的已调信号。
由于产生的f1和f2载频是由两个独立的载频实现，则输出的2FSK信号的相位是不连续的（如图d），而且这种方法的转换速度快，波形好，频率稳定度高且易于实现，电路不复杂，在实用中可以用一个频率合成器代替两个独立的振荡器再经分频链，进行不同的分频而得到。
(c)相位连续 (d)相位不连续采用键控法产生2FSK信号的原理电路框图为：2.2FSK 信号的解调(1) 非相干解调(如图e)非相干解调即包络检波法，可视为由两路2ASK 解调电路组成。
这里，两个带通滤波器（带宽相同，皆为相应的2ASK 信号带宽，中心频率不同，分别为1f 、2f ）起分路作用，用以分开两路2ASK 信号，上支路对应11()()cos()n y t s t t ωϕ=+，下支路对应22()()cos()n y t s t t ωθ=+，经包络检波（整流-低通）后分别取出它们的包络s(t)及()s t ；抽样判决器起比较器的作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决出基带数字信号。
基于FPGA的FSK数字调制解调器设计
等级: 课程设计课程名称专业课程设计课题名称基于FPGA的FSK数字调制解调器设计专业电子信息工程班级1381学号************姓名彭坚指导老师贺富朋2016年12月25日电气信息学院专业设计任务书课题名称基于FPGA的FSK数字调制器或解调器设计姓名彭坚专业电子信息工程班级1381 学号09 指导老师贺富朋课程设计时间2016年12月18日-2016年12月30日（17、18周）教研室意见意见：同意审核人：刘望军一、任务及要求设计任务：利用EDA技术，设计一套FSK数字通信传输系统，要求建立相应的EDA技术实现模型，主要完成2FSK调制器或解调器的编程，仿真与测试。
设计要求：1、给出整体设计框图；2、完成各单元电路电路设计，完成仿真，出示仿真结果；3、写出设计报告；二、进度安排第一周：星期一：安排任务、讲课；星期二至星期五：查资料、设计；第二周：星期一至星期二：设计仿真及调试；星期三～星期四：写总结报告；星期五：答辩。
三、参考资料1. 刘昌华.数字逻辑EDA设计与实践. 北京：国防工业出版社。
2. 苏青,张红.基于CPLD/FPGA技术的数字频率设计.北京：清华大学出版社。
3.黄智伟.FPGA系统设计与实践.北京：电子工业出版社。
4.张凤言.大规模逻辑器件与数字系统设计. 北京：北京航空航天大学出版社。
目录一、2FSK设计的基本原理 (1)1.1 2FSK的调制 (1)1.2 2FSK的解调 (2)二、设计方案 (3)2.1调制程序 (3)2.2解调程序 (5)三、仿真 (6)3.1 FSK调制仿真 (6)3.2 FSK解调仿真 (8)四、心得体会 (10)一、2FSK 调制和解调的基本原理二进制频移键控（2FSK ）是由两种不同频率的正弦波来分别表示数字信号0和1，即通过频率的变化来传递信息。
它的典型的调制方式有：键控法，直接调频法，差分检波算法。
在接收端，2FSK 信号的解调方法也有多种，其中同步解调和包络检波法较为常见，此外还有鉴频法，过零检测法等等。
采用VHDL语言和FPGA芯片的2FSK调制解调器实现方案介绍
采用VHDL语言和FPGA芯片的2FSK调制解调器实现方案介绍引言在通信系统中，基带数字信号在远距离传输，特别是在有限带宽的高频信道如无线或光纤信道上传输时，必须对数字信号进行载波调制，这在日常生活和工业控制中被广泛采用。
数字信号对载波频率调制称为频移键控即FSK。
FSK是用不同频率的载波来传送数字信号，用数字基带信号控制载波信号的频率，是信息传输中使用较早的一种调制方式。
它的主要特点是：抗干扰能力较强，不受信道参数变化的影响，传输距离远，误码率低等。
在中低速数据传输中，特别是在衰落信道中传输数据时，有着广泛的应用。
但传统的FSK 调制解调器采用“集成电路+连线”的硬件实现方式进行设计，集成块多、连线复杂且体积较大，特别是相干解调需要提取载波，设备相对比较复杂，成本高。
本文基于FPGA芯片，采用VHDL语言，利用层次化、模块化设计方法，提出了一种2FSK调制解调器的实现方法。
调制信号是二进制数字基带信号时，这种调制称为二进制数字调制。
在二进制数字调制中，载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。
相应的调制方式有二进制振幅键控（2ASK），二进制频移键控（2FSK）和二进制相移键控（2PSK）。
2FSK就是用两种不同频率的载波来传送数字信号。
特别适合应用于衰落信道，其占用频带较宽，频带利用率低，实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好，在中低速数据传输中得到了广泛的应用。
1 调制解调的基本原理FSK就是利用载波信号的频率变化来传递数字信息。
在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点之间变化。
故其表达式为：也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。
因此，2FSK 信号的时域表达式又可以写成：。
基于FPGA的FSK调制解调器设计与实现
基于FPGA的FSK调制解调器设计与实现FSK调制解调器是一种常用的数字通信技术，可用于数据传输、无线通信等领域。
本文将介绍基于FPGA的FSK调制解调器的设计和实现，包括原理介绍、系统设计、硬件实现和性能分析等方面。
一、引言FSK调制解调器是一种数字通信系统，它通过改变载波频率的方式来传输数字信号。
本文基于FPGA实现FSK调制解调器，利用FPGA 的灵活性和可重构性，提供了一种高效、可靠的数字通信解决方案。
二、FSK调制解调原理介绍FSK调制解调器是通过将数字信号映射到两个不同频率的载波上，实现信息传输的。
调制过程中，二进制数据0和1分别对应两个特定频率的载波，解调过程中通过判断输入信号的频率来还原原始数据。
三、系统设计1. FSK调制器在FPGA中设计FSK调制器，需要使用相应的调制算法将数字信号转换为两个不同频率的载波。
可以采用数字频率合成技术合成两个不同频率的信号，并通过逻辑电路实现相应的调制功能。
2. FSK解调器FSK解调器的设计目标是通过输入信号的频率变化来判定数字信号的0和1。
可以采用数字滤波器和频率判决电路实现解调功能，将输入的频率信号转换为相应的数字信号。
四、硬件实现1. FPGA配置基于FPGA的FSK调制解调器的硬件实现，首先需要将相应的调制解调算法和电路设计编写为硬件描述语言如VHDL，并经过综合、布局布线等步骤生成比特流。
2. ADC和DAC为了接收和发送模拟信号，需要使用ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，并使用DAC（数模转换器）将数字信号转换为模拟信号。
3. 时钟模块与控制模块为了保持系统的同步和稳定性，需要设计时钟模块和控制模块。
时钟模块用于在固定的时间间隔内，对输入信号进行采样和调制；控制模块用于控制时钟、数据流等系统参数，保证系统的正常运行。
五、性能分析1. 调制误差分析通过对比输入信号与调制后的信号的频谱图，可以评估FSK调制器的性能，主要包括频率偏移、频谱扩展等指标。
2FSK调制解调系统的FPGA设计与实现
第38卷第3期2010年6月浙江工业大学学报J OURNAL OF ZH E J IAN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GYVol.38No.3J un.2010收稿日期:2009209215作者简介:应亚萍(1966—),女,浙江东阳人,实验师,硕士研究生,主要从事电子和通信等方向的研究,E 2mail :yyp825@.2FS K 调制解调系统的FP GA 设计与实现应亚萍,许建凤,陈婉君(浙江工业大学之江学院,浙江杭州310024)摘要:FS K (Frequency Shift Keying )———移频键控,或称数字频率调制,是数字通信中使用较早的一种调制方式.数字频率调制的基本原理是利用载波的频率变化来传递数字信息.在数字通信系统中,这种频率变化不是连续而是离散的.详细介绍了基于FP GA 的2FS K 调制解调系统的原理、设计、实现和调试,通过Quart us Ⅱ软件,在FP GA 实验板上设计了一种全数字2FS K 调制解调系统,并调试出结果.根据调试结果做出的优化设计,能够简化传统调制器的设计,缩短系统设计周期.关键词:2FS K;FP GA ;Quart us Ⅱ;HDL 中图分类号:TN914.3 文献标识码:A文章编号:100624303(2010)0320282204Design and implementation of 2FSK modulation 2demodulationsystem based on FPGAYIN G Ya 2ping ,XU Jian 2feng ,C H EN Wang 2jun(Zhijiang College ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310024,China )Abstract :FS K —Frequency Shift Keying ,or digital f requency modulation ,is an earlier modulation mode used in digital co mmunication.The basic principle of digital frequency modulation is using t he changes of carrier frequency to t ransmit digital information.In digital communication systems ,t he changes of f requency are not continuous but discrete.The paper int roduces t he principle ,design ,implementatio n ,and debug p rocess of t he 2FS K modulation 2demodulation system based on FP GA in details.U nder t he software of Quart us Ⅱ,a kind of digital 2FS K modulation 2demodulation system is designed o n t he FP GA experiemental board and t he debugged result s are achieved.The debugged result s can be used to optimize t he system design ,simplify t he design of t raditional modulator 2demodulator ,and shorten t he period of system design.K ey w ords :2FS K;FP GA ;Quart us Ⅱ;HDL 随着数字技术日益广泛的应用,以现场可编程门阵列FP GA 为代表的器件得到了广泛的应用,器件的集成度和速度都在高速增长.FP GA 既具有门阵列的高逻辑密度和高可靠性,又具有可编程逻辑器件的用户可编程性.它的可编程特性带来了电路设计的灵活性,在数字电路设计中发挥着越来越重要的作用.在通信系统中,基带数字信号在远距离传输,特别是在有限带宽的高频信道如无线或光纤信道上传输时,必须对数字信号进行载波调制.FS K 就是用数字信号去调制载波的频率,是信息传输中使用较早的一种调制方式.具有抗噪声性能好、传输距离远、误码率低等优点[1].在中低速数据传输中,特别是在衰落信道中传输数据时,有着广泛的应用[2].针对传统用硬件实现FS K 的方法,特别是相干解调需要提取载波,设备相对复杂、成本较高的特点,研究了基于FP GA 芯片的调制解调系统.通过Quart us II 软件平台,采用硬件描述语言,提出了一种2FS K 调制解调系统的设计实现方法,重点研究非相干的过零检测解调算法的实现.1 2FSK 调制解调原理及系统设计1.1 2FSK 调制解调原理2FS K 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的,被调载波的频率随二进制序列0,1状态而变化,即载频为f 1时代表传0,载频为f 2时代表传1.显然,2FS K 信号完全可以看成两个分别以f 1和f 2为载频,以a n 和a n 为被传二进制序列的两种2AS K 信号的合成.2FS K 信号的产生通常有两种方式:(1)频率选择法;(2)载波调频法.频率选择法是在二进制基带脉冲的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通.实现比较简单,获得了广泛应用.载波调频法是采用模拟调频电路来实现.在这里,采用的是频率选择法.2FS K 信号的常用解调方法可采用非相干检测法和相干检测法,实现比较复杂.此外,2FS K 信号还有其他解调方法,比如鉴频法、过零检测法及差分检波法等.过零检测法的原理框图如图1.图1 2FS K 键控信号的过零检测法解调原理框图Fig.1 The zero assay of 2FSK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,每个尖脉冲表示信号的一个过零点,尖脉冲的重复频率就是信号频率的2倍.将尖脉冲去触发一个单稳态电路,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成正比,即与输入频率信号成正比.所以经过低通滤波器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—幅度变换,把码元“1”与“0”在幅度上区分开来,恢复出数字基带信号[3].1.2 2FSK 调制解调系统设计2FS K 调制解调系统框图如图2.输入时钟通过分频器1得到载波f 1的时钟,通过分频器2得到载波f 2的时钟,电路中设计两个载波映射表,根据时钟输入频率的不同,将A/D 正弦转换表映射成频率不同的载波f 1和f 2.设计5阶伪随机m 序列模块,用于产生基带信号.通过二选一数据选择器完成载波频率选择,生成2FS K 调制信号.图2 2FS K 调制解调系统图Fig.2 The modulation and demodulation system diagramof 2FSK已调信号经外部DA 转换芯片DAC0832转换为模拟信号,经信道传输,在接收端采用模数转换芯片MX7821采样,得到已调数字信号序列.系统解调电路采用过零检测法,不同的载波对应的零点数不同,过零点数反映了载波变化的不同,也反映了信码的不同.根据过零解调原理,解调模块包括正弦波限幅整形模块、微分整流模块、脉冲展宽模块、低通滤波模块以及抽样判决模块等子模块.为使解调部分的时钟信号与调制部分同步,加入了位同步dpll 模块,控制解调部分的抽样判决时钟.2 2FSK 调制电路的FPGA 实现2.1 m 序列生成在通信系统中,伪噪声序列(即PN 序列)得到了广泛的应用.最常用的PN 序列是最大长度线性码序列,又称为m 序列,是由n 级线性反馈移位寄存器产生的最大周期(2n -1)非零序列,其特点是具有周期性和伪随机性.m 序列是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种二进制序列.线性反馈移位寄存器的一般由移位寄存器,若干模二加法器组成线性反馈逻辑网络和时钟脉冲产生器连接而成.・382・第3期应亚萍,等:2FSK 调制解调系统的FP GA 设计与实现系统选用m 序列的阶数为5,五阶m 序列的本原多项式为g (x )=x 5+x 2+1.序列生成器采用D 触发器和门电路组成,如图3.异或门XOR 为线性反馈电路,门电路OR5和NO T 确保状态全零时系统能自启动.图3 m 序列电路图Fig.3 m sequence diagram2.2 正弦载波信号系统采用f 1和f 2两种不同频率正弦波,两者频率相差一倍.载波f 1和f 2通过查找A/D 映射表产生,每个正弦周期取16点采样.载波映射表由两个模块组成,分别是f1_zb.v 和f2_zb.v ,每个模块又调用下面的两个子模块rom.v 和sin16.mif ,其中rom.v 由Quart us II 开发环境的MegaWizard Plug 2In Manager 工具产生.表数据文件sin16.mif 的产生方法很多,可以在simulink 中的正弦波发生器后接示波器,然后把示波器的数据保存到workspace 中,再将数据填入用Quart us II 建立的mif 文件中.设计采用matlab 编程方法直接生成sin16.mif 文件,程序如下:x =0:1:15;y =ro und (1273sin (23pi 3x/16))+128;A =[x ;y ];fid =fopen (’C :\sin16.mif ’,’w ’);fprintf (fid ,’width =8;\r\n depth =16;\r\n ’);fp rintf (fid ,’address_radix =dec ;\r\n data_radix =dec ;\r\n ’);fp rintf (fid ,’content begin\r\n ’);fp rintf (fid ,’%d :%d ;\r\n ’,A );fp rintf (fid ,’end ;’);fclose (fid );plot (x ,y )plot 命令产生取值量化后的16点正弦波形.2.3 调制电路实现调制电路的实现采用模块化设计,对系统时钟计数分频,分频器div8和div16产生频率相差一倍 的时钟;m5模块产生五阶m 序列;mux 模块检测m5模块输出的跳变,当基带信号m 序列变化时,mux 模块根据m 序列值选择f 1或f 2频率的载波输出,完成基带信号的调制.3 2FSK 解调电路FPGA 实现3.1 解调电路实现解调电路系统接收模拟信号,经A/D 转换芯片mx7821采样得到数字信号;在zx 模块中进行限幅处理,得到方波信号;微分整流模块wf 进行边沿检测;pluse 模块负责脉冲展宽;lpf 模块为低通滤波器,得到待判决基带信号.低通滤波后的信号输入到同步模块中,提取位同步时钟信号,供给判决模块使用.最后,在同步时钟控制下进行判决得到解调后的基带信号.3.2 位同步设计解调系统中,需要对接收码元做位同步,目的是使每个码元得到最佳的解调和判决.设计利用FP 2GA 实现位同步,超前—滞后数字锁相环DPLL 的原理框图如图4所示.图4 位同步原理图Fig.4 Bit synchronization schematic diagram数字锁相环电路主要是由鉴相器、序列滤波器、可控分频器和时钟源组成,完成对输入定时信号提取、数字滤波和定时综合.其中可控分频器模值设计为N +1,N ,N -1三种;序列滤波器受鉴相器的输出控制.鉴相器采用的是微分型导前—滞后型鉴相器.时钟源使用系统时钟.锁相环的算法如图5所示.当提取位同步基准脉冲后,锁相环读取表示位同步脉冲可变模分频器的相位计数值,如果相位差在0～8(可调整,与锁相环参数有关)之间,则加大或减小分频器模值存储器,如果相位差为零,则为同步状态,保持原来的分频器模值大小.经过调整,可以使本地振荡器的相位与从线路码提取的位同步基准脉冲同相.・482・浙江工业大学学报第38卷图5 位同步锁相环算法图Fig.5 Bit synchronization phase 2locked loop algorithm4 2FSK 调制解调系统仿真及硬件配置为了整体观察调制解调过程是否正确,将各调制和解调模块组成电路,完成整个系统的电路设计.系统仿真波形图如图6.信号mo ut 为输出基带m 序列;zx 信号输出为限幅后的矩形脉冲;微分整流信号wf 检测信号的过零点,可以通过wf 信号观察到频率的变化;p ulse 为脉冲展宽信号,输出为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成正比,即与输入频率信号成正比;bsyn 为位同步定时;dout1信号为判决输出.通过仿真分析,判决输出dout1与发送基带信号mout 一致,但由于信号处理过程产生了一定的延时.设计好的电路图进行硬件下载,验证设计的正确性.硬件实现采用天箭公司的通信系统实验箱,FP GA 芯片为EP1K30TC14423,A/D 模块为MAXIM 公司的MX7821,D/A 模块为DAC0832.管脚可通过Quart us II 软件的菜单Assignment/Assignment Editor 来配置,芯片配置可通过Quar 2t us II 软件的菜单Tools/Programmer ,在Hardware Set up 中选择ByteBlaster 配置硬件设置,在Mode中选择Passive Serial ,选择待编程文件,进行器件编程下载.通过FP GA 的外围引脚,可以比较mout 和do ut1一致,并将示波器观察结果与图6比较,两者也一致.2FS K 输出符合要求,以及其他一些中间结果是正确的.图6 解调系统仿真图Fig.6 The waveform of modulation and demodulation system simulation5 结 论调制解调系统各模块在实验室内进行了一系列测试,包括载频、低通滤波器通频带以及A/D 采样、微分整流、脉冲展宽、抽样判决,位同步等,并通过已经实用化的数字译码设备对产生的信号进行了实际接收.结果表明,信号精度和可用性完全可以满足要求.该方案不仅体现了FP GA 编程的优越性,又便于修改和扩充其功能,获得需要的信号.具有分辨率高、频率变换快,相位可控等优点,能够较好地实现2FS K 调制,产生2FS K 信号.根据调试结果做出的优化设计,能够简化传统调制解调器的设计,缩短系统设计周期.参考文献:[1] 陈华鸿.频移键控(FSK )及其最新应用[J ].现代计算机,2009(9):36239.[2] 樊昌信.通信原理[M ].北京:国防工业出版社,2001.[3] 梅灿华,张潜.基于FP GA 的键控移频调制解调器的设计与实现[J ].安徽大学学报:自然科学版,2005,29(2):22227.(责任编辑:刘 岩)・582・第3期应亚萍,等:2FSK 调制解调系统的FP GA 设计与实现。
FPGA课程设计报告书-2FSK调制解调器设计
课 程 设 计2014年 6月18日学 号： 题 目二进制频移键控（FSK ） 调制器与解调器设计 学 院信息工程学院 专 业通信工程 班 级姓 名指导教师课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目：二进制频移键控（FSK）调制器与解调器设计初始条件：（1） Quartus II、ISE 等软件；（2）课程设计辅导书：《Xilinx FPGA 设计与实践教程》（3）先修课程：数字电子技术、模拟电子技术、通信原理主要任务:（1）掌握2CPSK、2DPSK的调制与解调原理；（2）掌握仿真软件Quartus II的使用方法；（3）完成对2CPSK、2DPSK的调制与解调仿真电路设计，并对仿真结果进行分析。
时间安排:（1）2014 年6月11日--2014 年6月18日理论设计、仿真设计地点：鉴主13 楼通信工程综合实验室、鉴主15 楼通信工程实验室。
（2）2014 年6 月18 日进行理论答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1题目的意义 (1)1.2设计要求 (1)2 FSK设计的基本原理 (2)2.1FSK的调制 (2)2.2FSK的解调 (3)3 设计方案 (6)3.1FSK基于VHDL语言调制方案 (6)3.2FSK基于VHDL语言解调方案 (6)4 仿真 (8)4.1FSK调制仿真 (8)4.2FSK解调仿真 (10)5 结论 (13)6 参考文献 (14)附录一：FSK调制VHDL程序 (15)附录二：FSK解调VHDL程序 (17)摘要FSK是数字调制的一种方法，其原理是利用数字信号的离散取值特点通过开关对载波的频率进行键控，所产生的信号称为FSK信号。
该信号使得数字信号可以在带通信道中进行传输。
本次课程设计就是在EDA实验板上用VHDL语言来实现FSK的调制解调系统。
采用键控法对载波进行调制，用过零检测法对调制信号进行解调。
2FSK调制解调器的FPGA与MATLAB设计与实现
ｐａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｌ ｏ ｗ－ ｐ ａ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｂａ ｎｄ — ｐａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ ． Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｍｐｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｈｅ ｔ ２ Ｆ Ｓ Ｋ ｍｏ ｄ ｕｌ ａ ｉｏ ｔ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｌ １ ｅ ｎ ｏ ｎ． ｃ ｏ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎｔ
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基于FPGA的FSK调制解调器的设计毕业设计论文
毕业设计(论文) 题目基于FPGA的FSK调制解调器的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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基于FPGA的2FSK调制解调的研究
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图 ３：２ Ｆ Ｓ Ｋ解 调 仿 真 结 果 数 字 调 制 解 渊技 术 是 数 通 信 技 术 的 呕 要 组 成 部 分 之 ， 它 一 直 是 通 信 领 域 的 热 点 渊 找 波 信 号Ｉ Ｉ 恢 掘 。
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Ｆ Ｐ ＧＡ 埘 代 通 信 系统 Ｉ ¨Ｉ Ｉ 技挥 越 来 越 重 要 的作 用 。
的 载 波 频 牢 值 ，根 据 矢 ¨ 的 载 波 频 率 确 定 基 带 信 号 从 而 判 断 出 基 带 信 号 。 图 ３为 ２ Ｆ Ｓ Ｋ 解 调 电 路 仿 真 结 果 ，ＤＥ Ｐ Ｓ Ｋ 为 恢 复 的 摹 带 信 号 形
通 信技术 ・ Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的 ２ Ｆ Ｓ Ｋ调制解调的研究
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频移 键 控 （ Ｆ Ｓ Ｋ ）是 经 国 际 电
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了研 究和 仿真 验证 ，整个 设计过 程 基于 采用 ｔ
基于FPGA的2FSK调制器的实现
深圳大学实验报告课程名称：可编程ASIC设计实验名称：基于FPGA的2FSK调制器的实现学院：电子科学与技术学院专业：电子科学与技术班级： 1提交时间：指导教师：刘春平报告人：学号：实验地点科技楼B115基于FPGA 的2FSK 调制器的实现1、 2FSK 调制原理2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为0f 时代表传0，载频为1f 时代表传1。
显然，2FSK 信号完全可以看成两个分别以0f 和1f 为载频、以n a 和n a 为被传二进制序列的两种2ASK 信号的合成。
2FSK 信号的典型时域波形如图1所示，其一般时域数学表达式为-A图1 2FSK 信号的典型时域波形t nT t g a t nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(ωω⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑（10-1）式中，002f πω=，112f πω=，n a 是n a 的反码，即⎩⎨⎧=P P a n －概率为概率为110⎩⎨⎧=PPa n －概率为概率为1012、用FPGA 实现2FSK 调制器的方案采用键控法实现2FSK ，功能模块设计如图所示。
通过不同的分频器，产生频率分别为f1和f2的基频。
基带信号为“1”时，图2 用FPGA实现2FSK调制器方案频率号为“1”时，频率f1的信号通过；当基带信号为“0”时，频率f2的信号通过。
f1和f2作为正弦表的地址发生器的时钟，正弦表输出正弦波的样点数据，经过D/A数模转换，得到连续的2FSK信号。
3、将开发板上的50MHz的晶振分频成1MHz和200KHz基频来作为f1信号和f2信号；将27MHz的晶振分频成1KHz的基带信号。
module fsk(clk_50MHz,clk_27MHz,wave);//两个晶振输入，wave作为波形输出output[7:0] wave;input clk_50MHz,clk_27MHz;reg[13:0] count1,count2,count3;//分别是三个分频器的计数reg clk_1MHz,clk_200KHz,clk_1KHz,clk; //clk是最终输出波形reg[6:0] addr;//波形地址reg[7:0] wave;initial //把一些中间变量设定初值begincount1<=0;count2<=0;count3<=0;clk_1MHz<=0;clk_200KHz<=0;clk_1KHz<=0;clk<=0;addr=0;end//--------------1MHz分频------------------------- always@(posedge clk_50MHz)beginif(count1==24)begincount1<=0;clk_1MHz<=~clk_1MHz;endelse count1<=count1+1;//计数end//--------------200KHz分频------------------------- always@(posedge clk_50MHz)beginif(count2==124)begincount2<=0;clk_200KHz<=~clk_200KHz;endelse count2<=count2+1;//计数end//--------------1KHz分频------------------------- always@(posedge clk_27MHz)beginif(count3==13499)begincount3<=0;clk_1KHz<=~clk_1KHz;endelse count3<=count3+1;//计数endalways@(clk_1KHz)//基带信号控制逻辑beginif(clk_1KHz==0)//为0，选择200KHz信号clk=clk_200KHz ;else //为1，选择1MHz信号clk=clk_1MHz;endalways@(posedge clk)//正弦表begincase(addr)0:wave=100;1:wave=110;2:wave=120;3:wave=130;4:wave=140;5:wave=148;6:wave=157;7:wave=165;8:wave=172;9:wave=178;10:wave=184;11:wave=189;12:wave=193;13:wave=196;14:wave=198;15:wave=199;16:wave=200;17:wave=199;18:wave=198;19:wave=196;20:wave=193;21:wave=189;22:wave=184;23:wave=178;24:wave=172;25:wave=165;26:wave=157;27:wave=148;28:wave=140;29:wave=130;30:wave=120;31:wave=110;32:wave=100;33:wave=90;34:wave=80;35:wave=70;36:wave=60;37:wave=53;38:wave=44;39:wave=37;40:wave=30;41:wave=23;42:wave=17;43:wave=10;44:wave=8;45:wave=4;46:wave=2;47:wave=0;48:wave=2;49:wave=4;50:wave=8;51:wave=10;52:wave=17;53:wave=23;54:wave=30;55:wave=37;56:wave=44;57:wave=53;58:wave=62;59:wave=71;60:wave=80;61:wave=90;default:wave=8'hxx;endcaseaddr=addr+1;if(addr==61)//当addr等于0，复位addr=0;endendmodule实验波形曲线还是很完美的实验总结虽然之前没有学过通信原理，但是在编程过程中也渐渐明白了2FSK调制原理。
基于FPGA的PSK调制解调器设计与实现
基于FPGA的PSK调制解调器设计与实现PSK调制解调器是一种常用的数字通信调制技术，有着广泛的应用。
本文将介绍基于FPGA的PSK调制解调器的设计和实现方法，包括硬件设计和软件编程。
通过本文的阐述，读者将能够了解到PSK调制解调器的工作原理及其在数字通信中的重要性，同时也能够掌握使用FPGA实现PSK调制解调器的具体步骤。
一、PSK调制解调器的工作原理PSK调制解调器是一种通过改变载波相位来传输数字信息的调制解调技术。
它的工作原理是利用不同相位表示不同的数字码元，将数字信息转化为相位变化。
二、FPGA在数字通信中的应用FPGA（可编程逻辑门阵列）是一种可编程的集成电路芯片，其灵活性和并行处理能力使得它成为了数字通信领域中的重要工具。
FPGA可以通过编程实现不同的功能模块，适应不同的应用需求，因此在数字通信中有着广泛的应用。
三、基于FPGA的PSK调制解调器设计流程1. 硬件设计在硬件设计中，需要考虑到PSK调制解调器所涉及的各个部分，包括载波生成模块、相位调制模块、解调模块、信号恢复模块等。
通过使用FPGA的可编程逻辑单元和触发器等组件，可以实现这些模块，并将其连接起来形成完整的调制解调器。
2. 软件编程在软件编程中，需要根据硬件设计的要求，提供相应的控制信号和数据处理算法。
使用FPGA开发工具和编程语言，可以编写适应PSK 调制解调器需要的代码，实现信号的调制解调和数据的处理。
四、基于FPGA的PSK调制解调器实现步骤1. 硬件配置首先，需要将FPGA与其他外设进行连接，如计算机、模拟信号发生器等。
确保硬件连接正确，以便进行后续的实验和测试。
2. 硬件设计根据PSK调制解调器的工作原理和需求，设计硬件电路，并使用FPGA开发工具进行电路的逻辑设计和仿真。
确保硬件设计符合预期的要求并能够正常工作。
3. 软件编程在硬件设计完成后，根据硬件电路的需要，编写相应的软件程序。
使用FPGA开发工具中的编程语言和库函数，实现PSK调制解调器的控制和数据处理功能。
2FSK调制解调器的FPGA与MATLAB设计与实现
2FSK调制解调器的FPGA与MATLAB设计与实现贺炜【摘要】文章介绍了相位连续的2FSK调制解调的原理.利用FPGA,采用键控法设计了可以根据检测到的脉冲码元分时输出不同频率正弦波的DDS发生器.利用MATLAB窗函数设计了FIR滤波器,研究了不同窗函数及量化位数对于FIR滤波器频率响应曲线的影响,求出FIR滤波器抽头系数并导入FPGA FIR IP核,实现了全并行分布式结构的FIR低通及带通滤波器.最后采用Verilog hdl语言实现了基于FPGA的2FSK调制及非相干解调,通过Model sim仿真得到非相干解调各节点信号的波形.仿真及实验结果表明基于FPGA和MATLAB设计的相位连续2FSK调制解调器是正确的,具有较高的实用性和可靠性.【期刊名称】《信息记录材料》【年(卷),期】2018(019)002【总页数】3页(P78-80)【关键词】FPGA;MATLAB;2FSK;FIR;调制;解调【作者】贺炜【作者单位】西安石油大学电子工程学院陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TN713随着EDA技术的高速发展，现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA) 因其具有可编程性、开发周期短、集成化程度高、灵活性强等特点，在通信领域的应用越来越广[1]。
频移键控（Frequency-shift keying，FSK）调制解调技术是现代通信中一项关键的技术[2-3]，调制解调效果的好坏更是直接关系着通信是否成功。
文章以 Altera型号FPGA 作为硬件核心，硬件与软件相结合，采用verilog hdl语言及MATLAB仿真，设计了DDS发生器及FIR滤波器，实现了相位连续的2FSK调制解调器，具有较高的实用性、可靠性和灵活性。
频移键控（FSK）是利用载波的频率变化来传递数字信息，在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。
2FSK2PSK信号产生器实验实验报告1
2FSK/2PSK实验报告姓名：学号：地点：教师：（一）试验原理2FSK/2PSK信号产生器一. 2FSK基本原理在通信领域, 为了传送信息, 一般都将原始信号进行某种变换使其变成适合于通信传输的信号形式。
在数字通信系统中, 一般将原始信号（图像、声音等）经过量化编码变成二进制码流, 称为基带信号。
但数字基带信号一般不适合于直接传输, 例如, 通过公共电话网络传输数字信号时, 由于电话网络带宽在4KHZ 以下, 因此数字信号不能直接在上面传输。
此时可将数字信号进行调制后再进行传输, FSK即为一种常用的数字调制方式。
FSK又称频移键控, 它是利用载频频率的变化来传递数字信息。
数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种。
若两个载频由不同的独立振荡器提供, 它们之间的相位互不相关, 就称为相位离散的数字调频信号；若两个频率由同一振荡器提供, 只是对其中一个载频进行分频, 这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。
二. 2FSK信号产生器由于FSK为模拟信号, 而FPGA只能产生数字信号, 因此, 需对正弦信号采样再经过数/模变换得到所需的FSK信号。
FSK信号发生器框图如下图所示, 整个系统共分为分频器, m序列产生器, 跳变检测, 正弦波信号发生器和DAC（数/模变换器）等五部分, 其中前四部分由FPGA器件完成。
图1 FSK信号发生器框图2. 1 分频器本设计的数据速率为1.2kb/s, 要求产生1.2kHz 和2.4kHz两个正弦信号。
对每个码元持续周期所对应正弦信号取100个采样点, 因此要求能产生两个时钟信号: 1.2kHz（数据速率）和120kHz（正弦波信号产生器输入时钟）。
基准时钟由外部时钟输入, 因此需设计一个模100分频器产生120kHz信号, 再设计一个模100分频器产生1.2kHz信号。
2．2m序列产生器m序列是伪随机序列的一种, 它的显著特点是: （1）随机特性；（2）预先可确定性；（3）循环特性, 从而在通信领域得到了广泛的应用。
可变波特率和载频的2FSK数字调制器的FPGA实现
可变波特率和载频的2FSK数字调制器的FPGA实现
在数字通信领域中，2FSK数字调制是一种广泛应用的调制技术。
通过对载波频率的调整，可以实现数字信号的传输。
本文将基于可编程逻辑芯片，实现一种支持可变波特率和载频的
2FSK数字调制器。
该实现基于FPGA（现场可编程门阵列）平台，使用VHDL
语言进行开发。
其中，波特率和载频的可变是通过程序控制。
具体而言，使用一个外部的时钟信号来控制波特率。
同时，载频的频率也可以通过程序进行控制。
在设计中，我们采用了IQ数字调制的方法。
即，将实际数字信号分为实部和虚部进行处理，然后分别进行2FSK调制。
这样可以更好地利用FPGA的资源，并且减少处理时间。
整个实现过程可以分为三个模块：数字信号生成模块、2FSK 调制模块以及输出模块。
其中，数字信号生成模块通过一个外部时钟信号来控制数字信号的产生。
2FSK调制模块则接受该数字信号，并且根据波特率和载频的设置生成带载波的2FSK 调制信号。
最后，这个调制信号通过输出模块输出。
在具体实现中，可以利用FPGA平台的硬件资源，如DSP、计数器等，来加速运算并优化设计。
同时，还可以结合时序分析和仿真来确保设计的正确性和可靠性。
总之，通过FPGA的实现，我们成功地实现了一个支持可变波特率和载频的2FSK数字调制器。
这种实现不仅可以加速数
字通信中的数据传输，还可以为数字通信技术的研究提供更好的实验基础。
2PSK在FPGA中的实现
目录1. 2PSK的基本原理 (2)1.1 2PSK信号的时域表达式 (2)1.2 2PSK信号的功率谱密度 (3)1.3 2PSK信号的产生 (4)1.4 2PSK信号的解调 (5)2 2PSK的实现方案 (5)2.1 2PSK调制实现方案 (5)2.2 2PSK解调的实现方案 (6)2.3方案的选择 (7)3 2PSK的FPGA实现 (7)3.1 2PSK调制部分代码 (7)3.2 2PSK解调部分代码 (9)3.3 功能仿真 (12)3.3.1调制部分功能仿真 (12)3.3.2 总体仿真 (12)3.3.3 板上调试 (14)4 总结 (16)2PSK在FPGA中的实现1. 2PSK的基本原理数字信号的“1”都对应于已调信号中的载波0相位；数字信号的“0”都对应于已调信号中载波相位，反之亦然。
这种调相方式称为“绝对调相”。
又称二相绝对调相（2PSK）。
-1、无论哪一种对应关系，已调信号的相位变化都是相对于一个固定的参考相位未调载波的相位来取值。
2、在实际应用中，存在相干载波相位模糊问题，即在二相绝对调相接收中可能出现倒现象。
为此，也可采用差分编码，这里通常称为相对(差分）移相，每一个码元中载波相位的变化不是以固定相位作参考，而是以前一码元载波的相位为参考。
1.1 2PSK信号的时域表达式2PSK采用的两种载波信号是:为信息码元，且，在二进制频相键控2PSK中，当传送“1”码时对应于载波的初始相位为0，传送“0”码时对应于载波的初始相位为，即为使变为双极性不归零脉冲信号，令，当，;当时，，所以为双极性不归零脉冲信号，其中。
2PSK信号的时域表达式:其中，。
令，此时为双极性不归零脉冲序列，则1.2 2PSK信号的功率谱密度在2PSK信号的时域表达式为其中为双极性不归零脉冲序列，则2PSK信号的功率谱密度为因为为双极性不归零脉冲序列，根据式(5.3-9)可得当时，2PSK信号的功率谱密度为因为的频谱为将式上式代入(6.4-5)，得到2PSK信号的功率谱密度的特点：∙当双极性基带信号“0”和“1”等概率出现，即P=0.5时，无离散谱，也即“0”，“1”等概率的抑制载频2ASK。
以FPGA为核心的数字通信信号2FSK的调制解调技术及其实现方案详解
以FPGA为核心的数字通信信号2FSK的调制解调技
术及其实现方案详解
随着通信理论和计算机技术的发展，现代通信系统中常用的是数字调制技术，数字信号的调制、解调和识别是高科技术的发展趋势。
调制解调技术是现代通信中一项关键的技术，解调效果的好坏更是直接关系着通信系统的性能。
而数字解调技术的关键在于瞬时幅度，瞬时频率和瞬时相位参数的准确估计。
调制的目的是使信号波形适合于在信道中传输，调制可以分为基带调制和载波调制两类。
基带调制直接采用低通信号传递信息，这种技术通常用于铜线、光纤等一些无载波的传输方式。
载波调制也称为频带调制，是将要发送的信息加载到载波上进行传输，即采用带通信号传输信息，通过调制实现信号频谱的搬移。
载波调制也就是通常所说的调制，在现代通信中也主要涉及载波调制技术。
通信信号的调制解调技术已经发展多年，各项技术已经相当成熟，文中主要研究了数字通信信号2FSK的调制解调技术及其实现。
1 2FSK信号的调制及产生。