基于VHDL的ASK调制与解调设计与实现
ask调制与解调实验报告
ask调制与解调实验报告ASK调制与解调实验报告一、引言调制与解调是通信领域中非常重要的技术手段之一。
本实验旨在通过实际操作，探索并理解ASK调制与解调的原理和实现方法。
二、实验目的1. 理解ASK调制与解调的基本原理；2. 掌握ASK调制与解调的实验操作方法；3. 分析ASK调制与解调的优缺点及应用领域。
三、实验原理ASK（Amplitude Shift Keying）调制是一种基于信号幅度变化的数字调制技术。
在ASK调制中，将数字信号的高低电平分别对应于载波信号的高低幅度，从而实现数字信息的传输。
解调过程则是将调制信号恢复为原始的数字信号。
四、实验步骤1. 搭建ASK调制电路：将数字信号源与载波信号源连接至调制器，调制器输出ASK调制信号。
2. 搭建ASK解调电路：将ASK调制信号与载波信号输入解调器，解调器输出解调信号。
3. 连接示波器：将ASK调制信号和解调信号分别连接至示波器，观察波形变化。
4. 调整参数：根据实验要求，调整数字信号源的频率和幅度，观察ASK调制信号和解调信号的变化。
五、实验结果与分析1. 观察ASK调制信号的波形：通过示波器显示的波形图，我们可以清晰地看到数字信号的高低电平对应于载波信号的高低幅度。
这种幅度变化的方式可以有效地传输数字信息。
2. 观察ASK解调信号的波形：解调器将ASK调制信号恢复为原始的数字信号，解调信号的波形应与数字信号源的波形一致。
通过比较两者的波形图，可以验证解调的准确性。
3. 分析ASK调制与解调的优缺点：ASK调制与解调的优点是实现简单，传输效率高。
然而，由于ASK调制信号的幅度变化较大，容易受到噪声的干扰，因此抗干扰性较差。
4. 应用领域：ASK调制与解调广泛应用于短距离通信系统中，如遥控器、无线门铃等。
在这些应用中，传输距离相对较短，抗干扰性要求不高，因此ASK调制与解调是一种经济实用的选择。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了ASK调制与解调的原理和实现方法。
EDA课程设计 基于 VHDL的ASK调制与解调
目录1 引言 (1)1.1背景 (1)1.2设计内容和要求 (1)2 ASK调制解调系统的原理 (2)2.1 ASK调制原理及设计方法 (2)2.2 ASK解调原理及设计方法 (3)2.3 ASK信号的功率谱及带宽 (4)3 ASK调制与解调的VHDL系统建模 (6)3.1 软件平台介绍 (6)3.2 ASK调制与解调系统的具体设计 (7)3.3 基于 VHDL 的ASK调制系统仿真与分析 (9)3.4 基于 VHDL 的ASK解调系统仿真与分析 (12)3.5 ASK调制解调联合对比 (13)4 总结 (15)5参考文献 (16)附录 (17)1 ASK调制 VHDL 程序 (17)2 ASK解调 VHDL 程序 (18)1 引言1.1背景近年来,随着计算机,人工智能,模式识别的信号处理等技术的飞速发展｡通信信号的自动调制识别技术得到长足的发展｡数字调制传输在现代通信中发挥着越来越重要的作用,主要是因为数字通信有以下优点:1)数字信号便于存储､处理､抗干扰能力强2)数字信号便于交换和传输3)可靠性高,传输过程中的差错可以设法控制4)数字信号易于加密且保密性强5)通用性和灵活性好数字信号对载波信号的振幅调制称为振幅键控,即ASK调制｡当选择正弦波作为载波,用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制时,使载波时断时续地输出｡产生的信号就是二进制振幅键控信号(2ASK)｡本次实验以二进制ASK为例,以EDA为平台,采用VHDL语言进行ASK信号的调制与解调设计｡1.2设计内容和要求1)数字基带信号的编译码设计与建模2)同步技术的设计3)数字基带通信系统的设计与建模4)数字信号频带传输系统的设计与建模5)PCM通信系统的设计与建模2 ASK调制解调系统的原理2.1 ASK调制原理及设计方法数字幅度调制又称幅度键控(ASK),二进制幅度键控记作2ASK｡2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波,使载波时断时续地输出｡有载波输出时表示发送“1”,无载波输出时表示发送“0”｡借助于第3章幅度调制的原理,2ASK信号可表示为式中,为载波角频率,为单极性NRZ 矩形脉冲序列S =其中, g(t)是持续时间为､高度为1的矩形脉冲,常称为门函数,为二进制数字=ASK 信号的调制方法有两种,如下图 2.1 所示:图(a)是一般的模拟幅度调制方法,不过这里的由式(2.2)规定;图(b)是一种键控方法,这里的开关电路受控制｡图(c)给出的波形示例｡二进制幅度键控信号,由于一个信号状态始终为 0,相当于处于断开状态,故又常称为通断键控信号(OOK信号)｡图 2.1 ASK信号产生方法及波形2.2 ASK解调原理及设计方法ASK 信号解调的常用方法主要有两种:包络检波法和相干检测法包络检波法的原理方框图如图 2.2 所示:带通滤波器(BPF)恰好使2ASK信号完整地通过,经包络检测后,输出其包络｡低通滤波器(LPF)的作用是滤除高频杂波,使基带信号(包络)通过｡抽样判决器包括抽样､判决及码元形成器｡定时抽样脉冲(位同步信号)是很窄的脉冲,通常位于每个码元的中央位置,其重复周期等于码元的宽度｡不计噪声影响时,带通滤波器输出为2ASK信号,即,包络检波器输出为s(t)｡经抽样､判决后将码元再生,即可恢复出数字序列｡相干检测法原理方框图如图 2.3 所示:相干检测就是同步解调,要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号,称其为同步载波或相干载波｡利用此载波与收到的已调信号相乘,输出为图 2.22ASK信号的包络解调图 2.32ASK的相干解调经低通滤波滤除第二项高频分量后,即可输出s(t)信号｡低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等｡由于噪声影响及传输特性的不理想,低通滤波器输出波形有失真,经抽样判决､整形后再生数字基带脉冲｡虽然2ASK信号中确实存在着载波分量,原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波,但这会给接收设备增加复杂性｡因此,实际中很少采用相干解调法来解调2ASK信号｡2.3 ASK信号的功率谱及带宽从2ASK的原理可知,一个2ASK信号可以表示成这里,s(t)是代表信息的随机单极性矩形脉冲序列｡现设s(t)的功率谱密度为 Ps(f), 的功率谱密度为 Pe(f) ,则可以证得对于单极性 NRZ 码,有代入得2ASK信号功率谱:可知:(1)2ASK 信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成｡其中,连续谱取决于数字基带信号s(t)经线性调制后的双边带谱,而离散谱则由载波分量确定｡(2)2ASK 信号的带宽B2ASK 是数字基带信号带宽B s的两倍图 2.4 2ASK信号的功率谱(3)因为系统的传码率 Baud/Hz故2ASK系统的频带利用率为这意味着用2ASK方式传送码元速率为的二进制数字信号时,带宽至少为2 (Hz)｡3 ASK调制与解调的VHDL系统建模3.1 软件平台介绍VHDL诞生于1982年｡1987年底,VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言｡ CPLD复杂可编程逻辑器件,是从PAL和GAL器件发展出来的器件,相对而言规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围｡是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路｡其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图､硬件描述语言(VHDL)等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆“将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统｡FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL､GAL､CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物｡它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点｡MAXPLUSII 简介:图 3.1 MAXPLUSII 软件界面MAXPLUSII 的工作窗口如上图所示｡在图中左边的 Task 窗口中,显示了当前任务的一些属性和可进行的操作,包括STRAT, PROJECT, ADVISORS, CREATE , DESIGN, ASSIGN CONSTRAINTS 等｡新建VHDL文件､Block Diagram/Schematic File 及 Vetcor Waveform File, 如图 3.2 所示:图 3.2 新建仿真文件界面三种文件对应的功能分别是:VHDL 文件:对要实现的逻辑控制功能进行文本语言描述,并配合软件生成相应的逻辑功能块｡Block 文件:对由VHDL生成的逻辑功能模块添加相应的输入输出管脚｡Vector Waveform 文件:对上一步的 Block 文件进行波形时序仿真验证结果｡3.2 ASK调制与解调系统的具体设计根据上述对ASK调制系统的原理的研究,结合VHDL硬件描述语言的特点,对ASK 调制系统设计了以下模型如图 3.3:图 3.3ASK调制系统设计模型图此调制系统采用系统时钟经四分频后作为调制信号载波,然后再与基带信号经过一个与门(作用相当于以基带信号乘以载波),再经过系统输出得到调制信号｡对2ASK的解调系统设计了以下模型:图 3.4ASK解调系统设计模型图此解调系统采用内部信号寄存输入的已调信号,再利用对时钟信号进行十二分频后的信号对寄存的信号脉冲进行计数,最后判决每次寄存的脉冲数,当脉冲数大于 3 时即判决为 1,反之则为 0,输出即为还原的基带信号｡通过对上述ASK的调制与解调原理分析以及对基于VHDL的ASK调制与解调模型的建立,编写VHDL程序(见附录)｡3.3 基于 VHDL 的ASK调制系统仿真与分析1.新建ASK调制VHDL文件输入VHDL代码如图 3.5 所示:图 3.5 MAXPLUII 中的VHDL代码2.生成ASK调制功能块如图3.6 所示:图 3.6ASK调制功能原件图如上图所示,生成的ASK调制模块由三个输入引脚和一个输出引脚组成,其中clk 为时钟输入信号,start 为调制控制信号,x 为基带信号,y 调制输出信号｡3.连接芯片的输入与输出及时钟信号和控制信号管脚,连接后如图3.7所示:图 3.7 连接外部输入输出管脚4. 对第三步生成的原理图进行编译和检查后如图 3.8 所示:图 3.8 编译检查通过5. 建立ASK调制功能模块的波形仿真文件,将输入输出 NODE 加入文件后如图3.9 所示:图3.9 加入管脚后的波形仿真界面6.将基带信号输入并加入时钟信号,本次设计考虑到硬件条件的限制采用时钟频率为 1MHz 设置好以后如图 3.10 所示:图 3.10 设置时钟周期为了方便观察分析仿真结果采用的输入信号为:X:1010100110;以此计算得出仿真结束时间为 200us,设置仿真结束时间如图 3.11 所示:图 3.11 设置仿真结束时间将仿真时间及输入波形设置好以后如图 3.12 所示:图 3.12 设置好输入波形及时钟后的界面7. 将波形文件进仿真,仿真成功后的界面如图 3.13 所示:图 3.13 仿真成功8. 仿真的结果如图 3.14 所示:图 3.14 仿真结果图图 3.15 部分结果图放大图 3.14 中时钟频率为 1MHz 即时钟周期为 1us,经四分频后 f 的频率为250KHz,周期变为原来的四分之一,输入的基带信号为 1010100110,和分频信号 f 相乘后输出为调制信号 y,由上图可知道,每当输入的 x 为 1 时,y 对应为 f 的 5 个周期,x 为 0 时 y 的输出为 0,图中结果明显和预期结果一致!从而实现了ASK的调制｡3.4 基于 VHDL 的ASK解调系统仿真与分析1 新建ASK调制VHDL文件,输入VHDL代码并生成ASK解调功能模块如图 3.16所示:图 3.16ASK解调功能原件图2. 对生成的ASK解调功能模块原件连接相应的输入输出管脚,连接好以后如图3.17 所示:图 3.17 连接输入输出管脚3. 加入输入信号并设置时钟周期进行仿真,仿真结果如图 3.18 所示:图 3.18ASK解调仿真结果图 3.19ASK解调仿真结果图部分放大本部分的输入信号为上一部分调制功能模块的输出信号即上图所示的 y 信号,用内部信号 xx 对输入信号进行信号采集与寄存,由于调制信号的频率为250KHz,为了保证输入信号不会漏掉故在每次时钟信号上升沿的时候都对本部分的输入信号进行采集,而从上部分的调制信号分析可知当输入 x 为‘1’或‘0’时,对应的都是 20 个时钟周期,因此本部分输入信号采集周期也应为 20 个时钟周期｡故设采集信号计数器 q=19｡由上面的结果图分析可知,解调信号落后输入信号约100us,即 5 个输入信号周期,这是因为每 20 个时钟周期都将计算输入信号的脉冲数并存入内部脉冲计数器 m,当 m>=3 的时候则判定解调信号输出为‘1’,否则为‘0’｡上图中的解调信号为xx101010011x 同输入信号 1010100110 进行对比可知解调信号和输入信号 x 基本相同,本模块仿真成功｡3.5 ASK调制解调联合对比上述对ASK的调制与解调分别进行了单独的分析,符合预期,但分开的模块不方便进行直接的对比,故在此部分将对ASK的解调功能模块与解调功能模块进行整合,对输入信号 x 与调制信号 y 以及解调信号 xout 进行直接对比｡1.ASK调制与解调模块连接,将两个模块放入同一个 BLOCK 文件,并将输入输出管脚进行连接,将调制模块输出的调制信号连接至解调模块并作为解调模块的输入信号｡连接好以后如图 3.20 所示:图 3.20 调制与解调功能模块连接2. 生成调制解调双功能模块并连接输入输出管脚,连接好后如图3.21 所示:图 3.21 调制与解调双功能模块管脚连接3. 设置时钟及输入信号,为了便于同单独的调制解调模块进行对比,本联合模块依然采用 1MHz 的时钟频率,且输入信号 x 为 1010100110,将以上都设置好以后进行仿真,仿真结果如图 3.22 所示:图 3.22 联合仿真结果4 总结此次课程设计对基于VHDL的二进制振幅(ASK)调制与解调,由于软硬件的要求,选取了VHDL在 MAXPLUSII 软件平台上进行仿真研究以探究ASK 的调制波形是否与预期相符｡考虑到实际硬件的要求,对此次仿真所采用的时钟周期为 1us 即时钟频率为 1MHz,而仿真结果与预期相同｡在对ASK的解调模块设计时,考虑到结果的可对比性,对解调时钟采用与调制信号相同的时钟频率,且将调制部分输出的调制信号作为解调部分的输入信号,对此信号进行解调,同时将解调信号与基带信号进行对比,以判断解调模块是否能按预期将基带信号还原｡将输入信号与解调信号对比可知道两者基本一致,故将调制解调模块进行联合仿真是成功的,能够准确将输入的基带信号进行ASK调制,并且将调制后的信号输入解调模块能成功地将基带信号进行还原,本模块仿真成功｡仿真结果符合预期,本次设计的 ASK调制与解调系统运行稳定, ASK的解调也是完全可行的,本次对基于VHDL的ASK 系统的调制与解调仿真获得了比较满意的成果｡通过此次的课程设计，使我收获了很多。
ASK调制及解调实验报告
ASK调制及解调实验报告实验报告：ASK调制及解调实验一、实验目的1.了解ASK调制及解调的原理和方法；2.通过实验掌握ASK信号的调制与解调过程；3.掌握ASK调制与解调在通信系统中的应用。
二、实验原理1. 调制过程：将数字信号作为调制信号，其数学表示为sm(t)，调制信号经过调制传输给接收端。
2.解调过程：接收端将接收到的ASK信号进行解调，得到数字信号。
三、实验器材1.信号源（调制信号的产生）；2.信号发生器（源载波信号的产生）；3.功率放大器（将源载波信号放大以供调制器使用）；4.带通滤波器（将调制后的信号进行滤波，去掉多余频率成分）；5.示波器（用于观测信号波形）；6.解调器（对ASK信号进行解调得到原始数字信号）。
四、实验步骤1.首先，将信号发生器输出的方波信号连接到调制信号的输入端；2.将信号发生器输出的正弦波信号连接到功率放大器的输入端，以产生载波信号；3.将调制信号通过调制器与载波信号相乘，生成ASK调制信号；4.将ASK调制信号经过带通滤波器滤波，去掉多余频率成分；5.将滤波后的ASK信号输入到示波器中，观测ASK调制信号的波形；6.将ASK信号输入到解调器中，解调得到原始数字信号；7.通过示波器观测解调后的信号波形；8.调整调制信号的频率和幅度，观察ASK调制信号和解调后的数字信号的变化。
五、实验结果及分析1.调制信号与载波信号相乘得到ASK调制信号，通过带通滤波器滤波后的ASK信号波形应该与调制信号保持一致；2.解调器将接收到的ASK信号进行解调，得到原始的数字信号；3.调制信号的频率和幅度的改变会影响ASK调制信号的波形，从而影响解调后的数字信号。
六、实验结论通过本次实验，我们了解了ASK调制及解调的原理和方法。
实验结果表明，调制信号的频率和幅度对ASK调制信号和解调后的数字信号有较大影响。
ASK调制与解调在通信系统中具有广泛应用。
七、实验心得通过本次实验，我对ASK调制及解调有了更深入的了解。
基于VHDL的多功能调制解调器的设计
.一、设计功能与要求调制解调器被人们称为“猫”，它是在发送端通过调制将数字信号转换为模拟信号，而在接收端通过解调再将模拟信号转换为数字信号的一种装置。
这篇报告将通过这学期所学习的VHDL的相关知识设计一个多功能的调制解调器，下面是设计要求：1、实现二进制振幅键控(2ASK)的调制与解调；2、实现二进制频移键控(2FSK)的调制与解调；3、实现二进制相位键控(2PSK)的调制与解调。
二、设计思路1、2ASK调制与解调（1）、2ASK调制器原理图如图1、图2所示,输入随机信号序列{}A k,经过基带信号形成器，产生波形序列，然后通过惩罚器进行频谱搬移，并使用带通滤波器来滤除高u ASK。
频谐波和低频干扰，最终输出振幅键控信号)(t（2）、2ASK解调器以包络解调为例来说明，原理图如图3所示，其中分频器对时钟信号进行分频得到与发射端数字载波相同的数字载波信号；寄存器在时钟上升沿到来时把数字ASK信号存入寄存器；计数器利用分频输出的载波信号作为计数器的时钟信号，在其上升沿到来时，对寄存器中的ASK载波个数进行计数，当计数值大于3时，输出位1，否则为0；判决器则以数字载波为判决时钟，对计数器输出信号进行抽样判决，并输出解调后的基带信号。
2、2FSK调制与解调（1）、2FSK调制器的原理图如图4所示，信号通过2个独立的分频器产生不同频率的载波信号，然后通过选通开关选择不同频率的高频信号，从而实现2FSK调制。
（2）、2FSK与2ASK解调相似，也是由分频器、寄存器、计数器和判决器构成，其结构构图如图5所示：3、2PSK调制与解调相位键控分为绝对调相（CPSK）与相对调相（DPSK）两种。
CPSK是利用载波的不同相位去直接传送数字信息的一种方式；DPSK则是利用载波相位的相对变化来传送数字信号，即利用前后码之间载波相位的变化表示数字基带信号。
（1）CPSK调制与解调CPSK调制器结构图如图6所示。
计数器对外部时钟信号进行分频与计数，并输出两路相位不同的数字载波信号；2选1开关在基带信号的控制下，对两路载波信号进行选择，输出信号即为CPSK信号。
基于VHDL的QPSK调制解调系统设计与仿真
基于VHDL的QPSK调制解调系统设计与仿真摘要：文中详细介绍了QPSK 技术的工作原理和QPSK 调制、解调的系统设计方案，并通过VHDL 语言编写调制解调程序和QuaitusII 软件建模对程序进行仿真，通过引脚锁定，下载程序到FPGA 芯片EP1K30TC144-3 中验证。
软件仿真和硬件验证结果表明了该设计的正确性和可行性，由于采用FPGA 芯片，减小了硬件设计的复杂性，该设计具有便于移植维护和升级的特点。
关键词：VHDL；QPSK；FPGA；QuartusII QPSK 调制技术在数字通信调制技术中占有非常重要的地位，将通信技术与FPGA 结合是现代通信技术发展的一个必然趋势。
QPSK 技术具有抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点，目前广泛应用于数字通信、数字视频广播、数字卫星广播等领域。
文中详细介绍了QPSK 技术的工作原理，完成QPSK 调制、解调的系统设计方案，并通过VHDL 语言编写调制解调程序，通过QuartusⅡ软件对模块和程序进行仿真，并通过引脚锁定，下载到FPGA 芯片EP1K30TC144-3 中，软件仿真和硬件验证结果表明了该设计的正确性和可行性。
1 基于FPGA 的QPSK 调制解调系统设计四进制绝对移相键控(QPSK 或4PSK)利用载波的四种不同相位来表示数字信息。
由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此每个四进制码元可用两个二进制码元的组合来表示(常被称为双比特码元)，一般用格雷码排列。
调制解调的实现原理框图如图1 所示。
由图1 可知，电路主要由分频器和四选一开关等组成，分频器对外部时钟信号进行分频和计数，并输出4 路频率相同而相位不同的相干数字载波信号；晶振及分频、移相电路分别送出调相所需的4 种不同相位的载波，按照串／并变换器输出双比特码元的不同，逻辑选相电路输出相应相位的载波。
四选一开关是在基带信号的控制下，对4 路载波信号进行选通，输出数字QPSK 信号。
基于FPGA的ASK调制解调器设计与实现
基于FPGA的ASK调制解调器设计与实现近年来，随着无线通信技术的迅猛发展，ASK调制解调器作为无线通信系统的重要组成部分，得到了广泛应用。
本文将介绍一种基于FPGA的ASK调制解调器的设计与实现，旨在为读者提供一种可行的设计思路和实际操作方法。
一、引言在无线通信系统中，ASK调制解调器的作用是将数字信号转换为模拟信号进行传输，并将接收到的模拟信号转换为数字信号进行处理。
FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）作为一种灵活可重构的集成电路，具有高度集成度、高性能和可编程性的特点，因此被广泛应用于无线通信系统中各种调制解调器的设计与实现。
二、设计思路基于FPGA的ASK调制解调器主要包括两个功能模块，分别为ASK调制模块和ASK解调模块。
其中，ASK调制模块负责将数字信号转换为ASK调制信号进行传输，而ASK解调模块则负责将接收到的ASK调制信号进行解调，还原为数字信号进一步处理。
三、ASK调制模块设计ASK调制模块的设计主要包括数字信号生成、载波信号生成和ASK调制信号合成三个子模块。
1. 数字信号生成在数字信号生成模块中，我们可以根据实际需求，采用VerilogHDL等硬件描述语言来描述数字信号的生成过程，通过逻辑运算和状态切换等方式生成需要传输的数字信号。
2. 载波信号生成载波信号生成模块是ASK调制的关键环节，可以采用时钟信号和正弦函数生成器相结合的方式实现。
通过控制正弦函数的频率和振幅，可以生成符合ASK调制要求的载波信号。
3. ASK调制信号合成将数字信号和载波信号进行合成，生成ASK调制信号。
可以通过乘法运算实现，即将数字信号与载波信号相乘，得到ASK调制信号。
四、ASK解调模块设计ASK解调模块的设计主要包括ASK解调信号提取和数字信号还原两个子模块。
1. ASK解调信号提取在ASK解调信号提取模块中，首先需要对接收到的调制信号进行滤波，以去除噪声和其他干扰。
ASK调制与解调电路设计及仿真
ASK调制与解调电路设计及仿真在通信系统中，调制和解调电路是至关重要的组成部分。
调制是将信息信号转换成适合在通信信道中传输的信号的过程，而解调则是将传输过来的信号恢复成原始信号的过程。
下面将详细介绍调制与解调电路的设计及仿真。
1.调制电路设计和仿真:调制电路的设计目标是将原始信息信号转换成适合在通信信道中传输的信号。
常见的调制方式包括频率调制（FM）、相位调制（PM）和振幅调制（AM）。
调制电路的设计应考虑如下因素：(1)信号源：需确定原始信息信号的频率范围、幅度以及波形特征。
(2)载波信号源：选择适合的载波频率和波形。
(3)调制电路：根据调制方式选取合适的调制电路，如较简单的RC电路或相移电路等。
(4)调制参数调整：通过改变调制电路的参数，可以对调制信号的频率、相位和幅度进行调节。
(5) 仿真验证：利用电路仿真软件（如Multisim、LTspice等）对设计的调制电路进行仿真、调试和验证。
2.解调电路设计和仿真:解调电路的设计目标是将经过调制的信号恢复成原始信息信号。
解调电路的设计应考虑如下因素：(1)调制方式和参数：了解调制信号的调制方式和参数，确定解调电路的工作方式。
(2)解调电路选型：选择合适的解调电路，如包络检波电路、鉴频器等。
(3)解调参数调整：通过调整解调电路的参数，对解调信号的频率、相位和幅度进行调节。
(4)仿真验证：利用电路仿真软件对设计的解调电路进行仿真、调试和验证。
(5)信号恢复质量评估：通过仿真结果评估解调电路对原始信息信号的恢复质量，包括信噪比、失真度等。
3.综合设计和仿真:在设计调制和解调电路时，需要充分考虑信号传输的特性、噪声干扰、抗干扰性能等因素。
通过电路仿真软件，可以进行综合设计和仿真，优化调制和解调电路的性能。
此外，还可考虑以下因素：(1)双向通信：在调制和解调电路设计中，需要考虑双向通信的情况，即在同一通信链路上实现信号的传输和接收。
(2)多路复用：有时需要将多个信号在同一通信信道中传输，此时需要设计相应的多路复用电路，实现信号的分离和恢复。
ASK调制解调电路设计
ASK调制解调电路设计调制解调电路是通信系统中的关键组成部分，它负责将原始信号转换成适合传输的模拟或数字信号，并在接收端将其恢复原始形式。
在本文中，将介绍调制解调电路的设计原理、常见的调制解调技术以及一些实际设计中的考虑因素。
调制解调电路的设计原理：调制的目的是将原始信号与载波信号进行合并，以便在传输过程中提高信号的传输效率。
调制技术主要分为模拟调制和数字调制两种类型。
模拟调制是将原始信号通过其中一种调制方式，将其频率、振幅或相位与载波信号进行调制，生成调制信号。
常见的模拟调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。
对于模拟调制，常用的调制解调电路包括运算放大器、功率放大器、滤波器等。
数字调制则是通过将原始信号转换为数字形式，以便在数字通信系统中传输和处理。
常见的数字调制技术有振幅移键（ASK）、频率移键（FSK）、相位移键（PSK）和正交振幅移键（QAM）等。
常见的调制解调技术：1.ASK调制解调电路设计：ASK是一种简单的数字调制技术，它将二进制信号转换为有限数量的离散振幅级别。
在调制端，二进制信号通过将载波的振幅进行调制。
在解调端，使用信号检波器将调制信号转换为原始二进制信号。
2.FSK调制解调电路设计：FSK是一种将二进制信号转换为不同频率的数字调制技术。
调制端通过控制两个频率，将二进制信号转换成相应频率的调制信号。
解调端通过对不同频率信号的检测，将调制信号恢复为原始二进制信号。
3.PSK调制解调电路设计：PSK是一种将二进制信号转换为不同相位的数字调制技术。
调制端通过控制载波的相位，将二进制信号转换成相应相位的调制信号。
解调端通过相位解调器将调制信号恢复为原始二进制信号。
考虑因素：在设计调制解调电路时1.带宽和数据率：调制解调电路的带宽需要与传输信号的带宽相匹配，以确保传输的完整性。
2.抗噪性能：调制解调电路需要在有噪声存在的环境中工作，并恢复原始信号的准确性。
3.功耗：调制解调电路在设计中应尽可能降低功耗，以提高系统的效率和延长电池寿命。
EDA课程设计基于VHDL的ASK调制与解调
EDA课程设计基于VHDL的ASK调制与解调⽬录1 引⾔ (1)1.1背景 (1)1.2设计内容和要求 (1)2 ASK调制解调系统的原理 (2)2.1 ASK调制原理及设计⽅法 (2)2.2 ASK解调原理及设计⽅法 (3)2.3 ASK信号的功率谱及带宽 (4)3 ASK调制与解调的VHDL系统建模 (6)3.1 软件平台介绍 (6)3.2 ASK调制与解调系统的具体设计 (7)3.3 基于 VHDL 的ASK调制系统仿真与分析 (9)3.4 基于 VHDL 的ASK解调系统仿真与分析 (12)3.5 ASK调制解调联合对⽐ (13)4 总结 (15)5参考⽂献 (16)附录 (17)1 ASK调制 VHDL 程序 (17)2 ASK解调 VHDL 程序 (18)1 引⾔1.1背景近年来,随着计算机,⼈⼯智能,模式识别的信号处理等技术的飞速发展?通信信号的⾃动调制识别技术得到长⾜的发展?数字调制传输在现代通信中发挥着越来越重要的作⽤,主要是因为数字通信有以下优点:1)数字信号便于存储?处理?抗⼲扰能⼒强2)数字信号便于交换和传输3)可靠性⾼,传输过程中的差错可以设法控制4)数字信号易于加密且保密性强5)通⽤性和灵活性好数字信号对载波信号的振幅调制称为振幅键控,即ASK调制?当选择正弦波作为载波,⽤⼀个⼆进制基带信号对载波信号的振幅进⾏调制时,使载波时断时续地输出?产⽣的信号就是⼆进制振幅键控信号(2ASK)?本次实验以⼆进制ASK为例,以EDA为平台,采⽤VHDL语⾔进⾏ASK信号的调制与解调设计?1.2设计内容和要求1)数字基带信号的编译码设计与建模2)同步技术的设计3)数字基带通信系统的设计与建模4)数字信号频带传输系统的设计与建模5)PCM通信系统的设计与建模2 ASK调制解调系统的原理2.1 ASK调制原理及设计⽅法数字幅度调制⼜称幅度键控(ASK),⼆进制幅度键控记作2ASK?2ASK是利⽤代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控⼀个连续的载波,使载波时断时续地输出?有载波输出时表⽰发送“1”,⽆载波输出时表⽰发送“0”?借助于第3章幅度调制的原理,2ASK 信号可表⽰为式中,为载波⾓频率,为单极性NRZ 矩形脉冲序列S =其中, g(t)是持续时间为?⾼度为1的矩形脉冲,常称为门函数,为⼆进制数字=ASK 信号的调制⽅法有两种,如下图 2.1 所⽰:图(a)是⼀般的模拟幅度调制⽅法,不过这⾥的由式(2.2)规定;图(b)是⼀种键控⽅法,这⾥的开关电路受控制?图(c)给出的波形⽰例?⼆进制幅度键控信号,由于⼀个信号状态始终为 0,相当于处于断开状态,故⼜常称为通断键控信号(OOK信号)?图 2.1 ASK信号产⽣⽅法及波形2.2 ASK解调原理及设计⽅法ASK 信号解调的常⽤⽅法主要有两种:包络检波法和相⼲检测法包络检波法的原理⽅框图如图 2.2 所⽰:带通滤波器(BPF)恰好使2ASK信号完整地通过,经包络检测后,输出其包络?低通滤波器(LPF)的作⽤是滤除⾼频杂波,使基带信号(包络)通过?抽样判决器包括抽样?判决及码元形成器?定时抽样脉冲(位同步信号)是很窄的脉冲,通常位于每个码元的中央位置,其重复周期等于码元的宽度?不计噪声影响时,带通滤波器输出为2ASK信号,即,包络检波器输出为s(t)?经抽样?判决后将码元再⽣,即可恢复出数字序列?相⼲检测法原理⽅框图如图 2.3 所⽰:相⼲检测就是同步解调,要求接收机产⽣⼀个与发送载波同频同相的本地载波信号,称其为同步载波或相⼲载波?利⽤此载波与收到的已调信号相乘,输出为图 2.22ASK信号的包络解调图 2.32ASK的相⼲解调经低通滤波滤除第⼆项⾼频分量后,即可输出s(t)信号?低通滤波器的截⽌频率与基带数字信号的最⾼频率相等?由于噪声影响及传输特性的不理想,低通滤波器输出波形有失真,经抽样判决?整形后再⽣数字基带脉冲?虽然2ASK信号中确实存在着载波分量,原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波,但这会给接收设备增加复杂性?因此,实际中很少采⽤相⼲解调法来解调2ASK信号?2.3 ASK信号的功率谱及带宽从2ASK的原理可知,⼀个2ASK信号可以表⽰成这⾥,s(t)是代表信息的随机单极性矩形脉冲序列?现设s(t)的功率谱密度为 Ps(f), 的功率谱密度为 Pe(f) ,则可以证得对于单极性 NRZ 码,有代⼊得2ASK信号功率谱:可知:(1)2ASK 信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成?其中,连续谱取决于数字基带信号s(t)经线性调制后的双边带谱,⽽离散谱则由载波分量确定?(2)2ASK 信号的带宽B2ASK 是数字基带信号带宽B s的两倍图 2.4 2ASK信号的功率谱(3)因为系统的传码率 Baud/Hz故2ASK系统的频带利⽤率为这意味着⽤2ASK⽅式传送码元速率为的⼆进制数字信号时,带宽⾄少为2 (Hz)?3 ASK调制与解调的VHDL系统建模3.1 软件平台介绍VHDL诞⽣于1982年?1987年底,VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语⾔? CPLD复杂可编程逻辑器件,是从PAL和GAL器件发展出来的器件,相对⽽⾔规模⼤,结构复杂,属于⼤规模集成电路范围?是⼀种⽤户根据各⾃需要⽽⾃⾏构造逻辑功能的数字集成电路?其基本设计⽅法是借助集成开发软件平台,⽤原理图?硬件描述语⾔(VHDL)等⽅法,⽣成相应的⽬标⽂件,通过下载电缆“将代码传送到⽬标芯⽚中,实现设计的数字系统?FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL?GAL?CPLD 等可编程器件的基础上进⼀步发展的产物?它是作为专⽤集成电路(ASIC)领域中的⼀种半定制电路⽽出现的,既解决了定制电路的不⾜,⼜克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点?MAXPLUSII 简介:图 3.1 MAXPLUSII 软件界⾯MAXPLUSII 的⼯作窗⼝如上图所⽰?在图中左边的 Task 窗⼝中,显⽰了当前任务的⼀些属性和可进⾏的操作,包括STRAT, PROJECT, ADVISORS, CREATE , DESIGN, ASSIGN CONSTRAINTS 等?新建VHDL⽂件?Block Diagram/Schematic File 及 Vetcor Waveform File, 如图 3.2 所⽰:图 3.2 新建仿真⽂件界⾯三种⽂件对应的功能分别是:VHDL ⽂件:对要实现的逻辑控制功能进⾏⽂本语⾔描述,并配合软件⽣成相应的逻辑功能块?Block ⽂件:对由VHDL⽣成的逻辑功能模块添加相应的输⼊输出管脚?Vector Waveform ⽂件:对上⼀步的 Block ⽂件进⾏波形时序仿真验证结果?3.2 ASK调制与解调系统的具体设计根据上述对ASK调制系统的原理的研究,结合VHDL硬件描述语⾔的特点,对ASK 调制系统设计了以下模型如图 3.3:图 3.3ASK调制系统设计模型图此调制系统采⽤系统时钟经四分频后作为调制信号载波,然后再与基带信号经过⼀个与门(作⽤相当于以基带信号乘以载波),再经过系统输出得到调制信号?对2ASK的解调系统设计了以下模型:图 3.4ASK解调系统设计模型图此解调系统采⽤内部信号寄存输⼊的已调信号,再利⽤对时钟信号进⾏⼗⼆分频后的信号对寄存的信号脉冲进⾏计数,最后判决每次寄存的脉冲数,当脉冲数⼤于 3 时即判决为 1,反之则为 0,输出即为还原的基带信号?通过对上述ASK的调制与解调原理分析以及对基于VHDL的ASK调制与解调模型的建⽴,编写VHDL程序(见附录)?3.3 基于 VHDL 的ASK调制系统仿真与分析1.新建ASK调制VHDL⽂件输⼊VHDL代码如图 3.5 所⽰:图 3.5 MAXPLUII 中的VHDL代码2.⽣成ASK调制功能块如图3.6 所⽰:图 3.6ASK调制功能原件图如上图所⽰,⽣成的ASK调制模块由三个输⼊引脚和⼀个输出引脚组成,其中clk 为时钟输⼊信号,start 为调制控制信号,x 为基带信号,y 调制输出信号?3.连接芯⽚的输⼊与输出及时钟信号和控制信号管脚,连接后如图3.7所⽰:图 3.7 连接外部输⼊输出管脚4. 对第三步⽣成的原理图进⾏编译和检查后如图 3.8 所⽰:图 3.8 编译检查通过5. 建⽴ASK调制功能模块的波形仿真⽂件,将输⼊输出 NODE 加⼊⽂件后如图3.9 所⽰:图3.9 加⼊管脚后的波形仿真界⾯6.将基带信号输⼊并加⼊时钟信号,本次设计考虑到硬件条件的限制采⽤时钟频率为 1MHz 设置好以后如图 3.10 所⽰:图 3.10 设置时钟周期为了⽅便观察分析仿真结果采⽤的输⼊信号为:X:1010100110;以此计算得出仿真结束时间为 200us,设置仿真结束时间如图3.11 所⽰:图 3.11 设置仿真结束时间将仿真时间及输⼊波形设置好以后如图 3.12 所⽰:图 3.12 设置好输⼊波形及时钟后的界⾯7. 将波形⽂件进仿真,仿真成功后的界⾯如图 3.13 所⽰:图 3.13 仿真成功8. 仿真的结果如图 3.14 所⽰:图 3.14 仿真结果图图 3.15 部分结果图放⼤图 3.14 中时钟频率为 1MHz 即时钟周期为 1us,经四分频后 f 的频率为250KHz,周期变为原来的四分之⼀,输⼊的基带信号为 1010100110,和分频信号 f 相乘后输出为调制信号 y,由上图可知道,每当输⼊的 x 为 1 时,y 对应为 f 的 5 个周期,x 为 0 时 y 的输出为 0,图中结果明显和预期结果⼀致!从⽽实现了ASK的调制?3.4 基于 VHDL 的ASK解调系统仿真与分析1 新建ASK调制VHDL⽂件,输⼊VHDL代码并⽣成ASK解调功能模块如图 3.16所⽰:图 3.16ASK解调功能原件图2. 对⽣成的ASK解调功能模块原件连接相应的输⼊输出管脚,连接好以后如图3.17 所⽰:图 3.17 连接输⼊输出管脚3. 加⼊输⼊信号并设置时钟周期进⾏仿真,仿真结果如图 3.18 所⽰:图 3.18ASK解调仿真结果图 3.19ASK解调仿真结果图部分放⼤本部分的输⼊信号为上⼀部分调制功能模块的输出信号即上图所⽰的 y 信号,⽤内部信号 xx 对输⼊信号进⾏信号采集与寄存,由于调制信号的频率为250KHz,为了保证输⼊信号不会漏掉故在每次时钟信号上升沿的时候都对本部分的输⼊信号进⾏采集,⽽从上部分的调制信号分析可知当输⼊ x 为‘1’或‘0’时,对应的都是 20 个时钟周期,因此本部分输⼊信号采集周期也应为 20 个时钟周期?故设采集信号计数器 q=19?由上⾯的结果图分析可知,解调信号落后输⼊信号约100us,即 5 个输⼊信号周期,这是因为每 20 个时钟周期都将计算输⼊信号的脉冲数并存⼊内部脉冲计数器 m,当 m>=3 的时候则判定解调信号输出为‘1’,否则为‘0’?上图中的解调信号为xx101010011x 同输⼊信号 1010100110 进⾏对⽐可知解调信号和输⼊信号 x 基本相同,本模块仿真成功?3.5 ASK调制解调联合对⽐上述对ASK的调制与解调分别进⾏了单独的分析,符合预期,但分开的模块不⽅便进⾏直接的对⽐,故在此部分将对ASK的解调功能模块与解调功能模块进⾏整合,对输⼊信号 x 与调制信号 y 以及解调信号 xout 进⾏直接对⽐?1.ASK调制与解调模块连接,将两个模块放⼊同⼀个 BLOCK ⽂件,并将输⼊输出管脚进⾏连接,将调制模块输出的调制信号连接⾄解调模块并作为解调模块的输⼊信号?连接好以后如图 3.20 所⽰:图 3.20 调制与解调功能模块连接2. ⽣成调制解调双功能模块并连接输⼊输出管脚,连接好后如图3.21 所⽰:图 3.21 调制与解调双功能模块管脚连接3. 设置时钟及输⼊信号,为了便于同单独的调制解调模块进⾏对⽐,本联合模块依然采⽤ 1MHz 的时钟频率,且输⼊信号 x 为1010100110,将以上都设置好以后进⾏仿真,仿真结果如图 3.22 所⽰:图 3.22 联合仿真结果4 总结此次课程设计对基于VHDL的⼆进制振幅(ASK)调制与解调,由于软硬件的要求,选取了VHDL在 MAXPLUSII 软件平台上进⾏仿真研究以探究ASK 的调制波形是否与预期相符?考虑到实际硬件的要求,对此次仿真所采⽤的时钟周期为 1us 即时钟频率为1MHz,⽽仿真结果与预期相同?在对ASK的解调模块设计时,考虑到结果的可对⽐性,对解调时钟采⽤与调制信号相同的时钟频率,且将调制部分输出的调制信号作为解调部分的输⼊信号,对此信号进⾏解调,同时将解调信号与基带信号进⾏对⽐,以判断解调模块是否能按预期将基带信号还原?将输⼊信号与解调信号对⽐可知道两者基本⼀致,故将调制解调模块进⾏联合仿真是成功的,能够准确将输⼊的基带信号进⾏ASK调制,并且将调制后的信号输⼊解调模块能成功地将基带信号进⾏还原,本模块仿真成功?仿真结果符合预期,本次设计的 ASK调制与解调系统运⾏稳定, ASK的解调也是完全可⾏的,本次对基于VHDL的ASK 系统的调制与解调仿真获得了⽐较满意的成果?通过此次的课程设计，使我收获了很多。
ASK调制与解调电路设计
ASK调制与解调电路设计调制与解调电路是无线通信中的重要组成部分，用于将信息信号转换为适合传输的高频信号，并在接收端将高频信号还原为原始信息信号。
接下来将详细介绍调制与解调电路的设计。
一、调制电路设计：调制电路主要用于将低频信息信号调制到高频载波上进行传输，常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
1.AM调制电路设计：AM调制主要包括信号放大、频率变换、调幅和输出滤波等环节。
具体设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，一般使用运放进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调幅：将频率变换后的高频信号经过调幅电路进行调幅，常用的调幅电路有晶体二极管调制器和集成电路调制器等。
(4)输出滤波：将调幅后的信号通过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声和杂波。
2.FM调制电路设计：FM调制是将信息信号的频率变化转换为载波频率的变化，并将其用于传输。
FM调制电路的设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，使用运放或差动放大电路进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调频：将频率变换后的高频信号进行调频，一般采用三角调制电路进行调频。
(4)输出滤波：将调频后的信号经过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声和杂波。
3.PM调制电路设计：PM调制是将信息信号的相位变化转换为载波相位的变化，并将其用于传输。
PM调制电路的设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，使用运放或差动放大电路进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调相：将频率变换后的高频信号进行调相，一般采用集成电路调相器进行调相。
基于VHDL语言的ASK调制解调模块的实现
基于VHDL语言的ASK调制解调模块的实现
虞沧
【期刊名称】《光盘技术》
【年(卷),期】2009(0)9
【摘要】本文简单介绍了VHDL语言的特点及其应用领域,通过对ASK工作原理的分析,使用VHDL语言编程,实现了ASK调制与解调模块的应用。
【总页数】2页(P49-50)
【关键词】VHDL;ASK;FGPA
【作者】虞沧
【作者单位】武汉职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN76
【相关文献】
1.基于LabVIEW的PN码调制解调模块实现 [J], 荣鑫;苏新彦;任璐娟
2.基于VHDL语言的直接序列扩频通信系统发射模块的实现 [J], 苏珊
3.基于VHDL语言的OQPSK解调器设计与实现 [J], 苏耀峰;杨瑾
4.基于随机数的ASK、FSK调制解调模块的VHDL实现 [J], 桑兴华
5.基于VHDL的数字基带信号HDB3调制解调器仿真实现 [J], 夏平;向学军;万钧力
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二进制振幅键控(ASK)调制器与解调器VHDL设计
--文件名：ASK.vhd --功能：基于VHDL硬件描述语言，对基带信号进行ASK振幅调制 --最后修改日期：2004.3.16 library ieee; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity ASK is port(clk :in std_logic; --系统时钟 start:in std_logic; --开始调制信号 x :in std_logic; --基带信号 y :out std_logic); --调制信号 end ASK; architecture behav of ASK is signal q:integer range 0 to 3; --分频计数器 signal f :std_logic; --载波信号
也就是取样判决器的输入信号。
（2）发“0”码时情况 发“0”码时，ASK信号输入为0，噪声仍然存在， 经过低通滤波器后，输出信号为x（t），
x（t）也是取样判决器的输入信号。 综合上面的分析，可得
下面讨论判决问题。 若没有噪声，上式简化为
此时判决电平取0～A的中间值A/2，大于A/2判为 “1”码，小于A/2判为“0”码。在无噪声时，判 决一定是正确的。
ASK调制VHDL程序仿真图及注释
注：a.基带码长等于载波f的6个周期。 b. 输出的调制信号y滞后于输入基带信号x一个clk时间。
ASK解调VHDL程序及仿真
ASK解调VHDL程序
--文件名：ASK2 --功能：基于VHDL硬件描述语言，对ASK调制信号进行解调 --最后修改日期：2004.2.12 library ieee; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity ASK2 is port(clk :in std_logic; --系统时钟 start :in std_logic; --同步信号 x :in std_logic; --调制信号 y :out std_logic); --基带信号 end ASK2; architecture behav of ASK2 is signal q:integer range 0 to 11; --计数器
EDA课程设计 ASK调制与解调
二进制振幅键控（ASK）的调制与解调引言：数字基带信号的功率谱从零频开始而且集中在低频段，因此只适合在低通型信道中传输。
但常见的实际信道是带通型的，因此，必须用数字基带信号对载波进行调制，使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上，才可以在信道中进行传输。
在现代数字通信系统中，频带传输系统的应用最为突出。
将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换为适合在频带上传输的频带信号。
传输这个信号的系统就称为频带传输系统。
在频带传输系统中，根据数字信号对载波不同参数的控制，形成不同的频带调制方法。
数字信号对载波信号的振幅调制称为振幅键控，即ASK调制。
当选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制时，使载波时断时续地输出。
产生的信号就是二进制振幅键控信号（2ASK）。
本次实验以二进制ASK为例，以EDA为平台，采用VHDL语言进行ASK信号的调制与解调设计。
一．设计目的加强学生对通信专业知识的理解和掌握，锻炼学生的动手实践能力、运用MuxplusⅡ软件，分析并解决通信系统中实际问题的能力。
二．设计内容和要求1.掌握ASK的调制解调原理；2.对ASK调制解调电路进行建模，画原理框图；3.根据原理框图利用ＶＨＤＬ语言进行设计，并对程序的每一部分能够解释说明；4.设置合理参数，利用波形仿真进行分析，得出结论。
三．系统设计原理1 系统原理简介（1）数字带通传输系统数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输两种方式。
其中，数字信号的基带传输系统是指不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统。
未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或低频开始，称为数字基带信号。
对于ASK 调制，它是通过数字信号对载波进行调制，其中包括调制和解调的过程，这种传输方式称为数字频带传输系统。
在实际中，大多数信道因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须采用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
ask调制及解调实验报告
ask调制及解调实验报告ASK调制及解调实验报告引言调制与解调是通信系统中的重要环节，它们负责将信息信号转化为适合传输的信号，并在接收端将信号恢复为原始信息。
本实验旨在通过实际操作，探究幅度调制（Amplitude Shift Keying, ASK）调制与解调的原理和方法。
一、实验目的1. 了解ASK调制与解调的基本原理；2. 掌握ASK调制与解调的实验操作方法；3. 分析调制与解调过程中的信号特点。
二、实验原理ASK调制是通过改变载波的幅度来传输数字信号的一种调制方式。
当数字信号为1时，载波的幅度为A，当数字信号为0时，载波的幅度为0。
解调过程则是根据接收到的ASK信号的幅度来恢复原始的数字信号。
三、实验步骤1. 搭建实验电路：将信号源、调制电路和解调电路依次连接，确保连接正确并稳定；2. 调制信号：将信号源的输出信号与载波信号进行ASK调制，得到ASK信号；3. 解调信号：将ASK信号输入到解调电路中，通过解调电路将ASK信号恢复为数字信号；4. 观察实验结果：通过示波器观察调制前后的信号波形，并比较解调后的数字信号与原始信号的一致性。
四、实验数据与分析在实验中，我们选择了一个频率为f的正弦波作为载波信号，并将其与数字信号进行ASK调制。
通过示波器观察到调制前后的信号波形，发现调制后的信号波形在数字信号为1时，幅度为A；数字信号为0时，幅度为0。
这验证了ASK调制的基本原理。
在解调过程中，通过解调电路将ASK信号恢复为数字信号。
观察解调后的数字信号与原始信号的一致性，发现它们基本上是一致的。
然而，由于实际电路中存在噪声等因素，解调后的数字信号可能会有一定的误差。
因此，在实际应用中需要采取一些措施来提高解调的准确性。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了ASK调制与解调的原理和方法。
我们通过实际操作，掌握了ASK调制与解调的实验操作方法，并通过观察实验结果，分析了调制与解调过程中的信号特点。
基于VHDL的多功能调制解调器的设计
基于VHDL的多功能调制解调器的设计VHDL（Very High Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language）是一种硬件描述语言，广泛用于在数字电路领域中进行设计和仿真。
本文将介绍基于VHDL的多功能调制解调器的设计。
首先，我们需要了解调制解调器的基本原理。
调制解调器通常用于将数字信号转换为模拟信号（调制），或将模拟信号转换为数字信号（解调）。
在设计多功能调制解调器时，我们需要实现不同的调制和解调技术，使其适用于多种信号传输标准和通信协议。
下面，我们将使用VHDL进行多功能调制解调器的设计。
1. 模块分析：首先，我们需要定义各个子模块，例如信号发生器（Signal Generator）、调制器（Modulator）、解调器（Demodulator）等。
2.信号发生器：信号发生器用于产生调制信号。
这可以通过基带信号（例如音频信号）经过数字调制技术（如调幅、调频）生成模拟信号。
我们可以使用VHDL编写一个信号发生器模块，输入基带信号和调制方式，输出模拟信号。
3.调制器：调制器将数字信号转换为模拟信号。
根据不同的调制方式（如调幅、调频、相位调制等），我们可以使用不同的VHDL代码编写调制器子模块。
4.解调器：解调器将模拟信号转换为数字信号。
根据不同的解调方式，我们可以使用不同的VHDL代码编写解调器子模块。
5.信号处理：在多功能调制解调器中，信号处理是非常重要的一步。
在这个模块中，我们可以对接收到的信号进行滤波、抗干扰和误码纠正等处理。
6.通信接口：多功能调制解调器需要与其他设备进行通信，我们可以使用串口、并口、以太网端口等进行通信接口的设计。
这需要使用VHDL编写接口模块和协议。
7.整体系统：在设计完成各个子模块后，我们需要将它们集成到一个整体系统中。
通过使用VHDL编写一个顶层模块，将各个子模块连接起来，并将输入和输出端口进行适当的设置。
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目录1 引言 (1)1.1课题研究的背景与意义 (1)1.2课题的研究现状 (1)1.3本文的结构及主要工作 (2)2 ASK调制解调系统的原理 (4)2.1 ASK 调制原理及设计方法 (4)2.2 ASK 解调原理及设计方法 (5)2.3 ASK 信号的功率谱及带宽 (6)2.4 ASK 系统的抗噪声性能 (8)2.4.1包络检测时 2ASK系统的误码率 (8)2.4.2相干解调时 2ASK的系统误码率 (10)3 ASK调制与解调的 VHDL系统建模 (12)3.1软件平台介绍 (12)3.2 ASK 调制与解调系统的具体设计 (15)3.3基于 VHDL 的 ASK调制系统仿真与分析 (16)3.4基于 VHDL 的 ASK解调系统仿真与分析 (19)3.5 ASK 调制解调联合对比 (21)3.6本章总结 (23)4 基于 VHDL的 MASK调制系统设计与仿真 (24)4.1多进制振幅调制 (24)4.2基于 VHDL 的 MASK调制系统实现 (24)5 总结 (26)附录 (27)1 ASK调制 VHDL程序 (27)2 ASK解调 VHDL程序 (28)3 MASK调制 VHDL程序 (29)参考文献 (32)第I页共II页1引言1.1 课题研究的背景与意义通信即传输信息，进行信息的时空转移。
通信系统的作用就是将信息从信源【1 】发送到一个或多个目的地。
实现通信的方式和手段很多，如手势、语言、旌旗、烽火台和击鼓传令，以及现代社会的电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特【 2】网和计算机通信等，这些都是消息传递的方式和信息交流的手段。
伴随着人类的文明和科学技术的发展，电信技术也是以一日千里的速度飞速发展，如今，在自然科学领域涉及“通信”这一术语时，一般指“电通信”。
现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。
作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响【3】。
从模拟调制到数字调制，从二进制发展到多进制调制，虽然调制方式多种多【4 】样，但都是朝着使通信系统更高速、更可靠的方向发展。
一个系统的通信质量，很大程度上依赖于所采用的调制方式。
因此，对调制方式的研究，将直接决定着通【5】信系统质量的好坏。
ASK（Amplitude －Shift Keying ）作为一种简单高效便捷, 易于实现的特点 ,在目前的通信领域中有着其独特的位置，对基于ASK的通信系统的研究与应用也是【6】众多研究项目中的热点。
在实际应用当中，大型、复杂的系统直接实验是十分昂贵的，而通信系统设计研究是一项十分复杂的技术。
由于技术的复杂性，在现代【7】通信技术中，越来越重视采用计算机仿真技术来进行系统分析和设计。
利用仿真，可以大大降低实验成本。
在实际通信中，很多信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的【8】变化而变化，即所谓正弦载波调制。
1.2 课题的研究现状近十几年来，随着计算机，人工智能，模式识别的信号处理等技术的飞速发展。
通信信号的自动调制识别技术得到长足的发展。
数字调制传输在现代通信中发挥着【 9】越来越重要的作用，主要是因为数字通信有以下优点：①数字信号便于存储、处理、抗干扰能力强③数字信号便于交换和传输④可靠性高，传输过程中的差错可以设法控制⑤数字信号易于加密且保密性强⑥通用性和灵活性好。
ASK（Amplitude － Shift Keying ）振幅调制作为数字调制传输的一种常用方式，具备上述所有的优点，所以ASK的应用是非常广泛的，如在基于 ASK的神经网络解调器研究上与传统解调器相比, 它有一些很重要的特点【 10】: 第一 , 基于 ASK的神经网络算法用于解调处理, 其抗干扰性能优于传统方法; 第二 , 基于 ASK的神经网络解调器有和传统解调器相似的处理单元 , 但在神经网络中, 这些功能被整合在多个神经元中 , 无需对每个处理单元和功能进行单独设计 , 这些处理功能都是在其学习过程中自己获得的 ; 第三 , 解调系统为并行结构 , 所以处理速度比传统速度更快。
还有开发多信道通信系统时针对 ASK中频信号发生器和接收机的 FPGA设计及实现的研究 , 研究结果表明能增加系统的冗余性 , 提高系统的可靠性【 11】。
有较为广泛的市场前景的应用于智能系统包括家庭保安系统、自动化控制系统、汽车门禁系统以及RF ID 等领域的工作于超高频 (UHF)的射频接收机也常使用于【12】ASK数字调制方式。
【13】在其它应用中还有如基于 ASK无线射频收发模块的安防系统，无线射频数据传送电路和 EMC 微处理器设计为一体 , 构成具有检测不同信号和无线数据传输的功能模块 , 并通过无线接收模块与电话网络连网 , 应用于家庭及单位的安防系统。
1.3 本文的结构及主要工作本文论述了基于VHDL及 CPLD实现 ASK数字调制系统的方法，其实现步骤包括：1.研究 2ASK调制解调系统的原理及设计方法以及 2ASK的频谱和抗噪声性能；2.根据各个系统的总体功能与硬件特点，设计总体框图；3.根据 VHDL语言特点，对系统进行 VHDL建模；4.根据 VHDL模型，进行具体 VHDL语言程序设计；6. 基于 VHDL的 MASK调制研究2ASK 调制解调系统的原理2.1 ASK 调制原理及设计方法数字幅度调制又称幅度键控（ ASK），二进制幅度键控记作 2ASK。
2ASK是利用代表数字信息“ 0”或“ 1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。
有载波输出时表示发送“ 1”，无载波输出时表示发送“ 0”。
借助于第 3 章幅度调制的原理， 2ASK信号可表示为e 0s(t)cos c t(2.1 ）式中，为载波角频率， s(t) 为单极性 NRZ矩形脉冲序列cs(t)a n g(t nT b)（2.2）n其中， g(t) 是持续时间为 T b、高度为 1 的矩形脉冲，常称为门函数，a n为二进制数字an0,出现概率为（ 1 p）（2.3 ）{ 1,出现概率为 p2ASK信号的产生方法（调制方法）有两种，如下图2.1 所示：图（ a）是一般的模拟幅度调制方法，不过这里的 s(t) 由式（ 2.2 ）规定；图（ b）是一种键控方法，这里的开关电路受 s(t)控制。
图（ c）给出 e0(t) 的波形示例。
二进制幅度键控信号，由于一个信号状态始终为 0，相当于处于断开状态，故又常称为通断键控信号（ OO K信号）。
图 2.1 ASK 信号产生方法及波形2.2 ASK 解调原理及设计方法ASK信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和相干检测法包络检波法的原理方框图如图 2.2 所示 : 带通滤波器（ BPF）恰好使 2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。
低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。
抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。
定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。
不计噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK信号，即y(t) e0 (t) s(t)cos c t ，包络检波器输出为s(t) 。
经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列 { a n} 。
相干检测法原理方框图如图 2.3 所示 : 相干检测就是同步解调，要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。
利用此载波与收到的已调信号相乘，输出为1z(t) y(t)cos t s(t)cos t s(t)(1 cos2 t)2(2.4)11s(t)s(t)cos2 t22图2.2 2ASK 信号的包络解调图2.3 2ASK 的相干解调经低通滤波滤除第二项高频分量后，即可输出s(t)信号。
低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。
由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤【14】波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。
虽然 2ASK信号中确实存在着载波分量，原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波，但这会给接收设备增加复杂性。
因此，实际中很少采用相干解调【15】法来解调 2ASK信号。
2.3 ASK 信号的功率谱及带宽从 2ASK的原理可知，一个2ASK信号 e0(t) 可以表示成e0s(t)cos c t（2.5 ）这里， s(t)是代表信息的随机单极性矩形脉冲序列。
s0e现设 s(t) 的功率谱密度为 P ( f) ， e (t) 的功率谱密度为 P ( f) ，则由式（ 2.5）可以证得1f ) P( f f )]（2.6 ）P(f) [P(f4对于单极性 NRZ码，有11P s(f)4 T b Sa( fT b )4(f)（2.7 ）代入式（ 2.6 ），得 2ASK信号功率谱：2P( f )T b f )T]Sa2{ Sa[ (f[ ( f f c )T b ]}161f ) ( f f )]（2.8 ）[ (f16可知：（ 1） 2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。
其中，连续谱取决于数字基带信号 s(t) 经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定。
（ 2） 2ASK信号的带宽 B是数字基带信号带宽的两倍2 ASK s2（2.9 ）B2B2fT图2.4 2ASK信号的功率谱（3）因为系统的传码率RB1/T b（Baud），故2ASK系统的频带利用率为1T b f b1(Baud/Hz)（2.10 ）22f b2T b这意味着用 2ASK方式传送码元速率为R B的二进制数字信号时，要求该系统的带宽至少为 2R B（ Hz）。
2.4 ASK 系统的抗噪声性能通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声的能力。
在数字系统中它通常采用误码率来衡量。
由于加性噪声被认为只对信号的接收产生影响，故分析系统的抗【16】噪声性能只需考虑接收部分。
2假定信道噪声为加性高斯白噪声n(t) ，其均值为 0、方差为n ；接收的信号为s(t) { Acos t,发“ 1”0，发“ 0”（ 2.11 ）2.4.1 包络检测时 2ASK系统的误码率对于图 2 所示的包络检测接收系统，其接收带通滤波器BPF的输出为y(t) s(t)n(t)iAcos t n (t)cos t n (t)sin t,发“ 1”（2.12）n c (t)cos c t n s (t)sin c t,发“0”其中， n i (t) n c(t)cos c t n s(t)sin c t为高斯白噪声经BPF限带后的窄带高斯白噪声。