软件无线电原理与技术实验报告

题目：《软件无线电原理与技术》实验报告

FSK调制与解调

姓名：

学院：信息科学与技术学院

系：通信工程系

专业：

年级：

学号：

教师：

2012 年 7 月 1 日

《软件无线电原理与技术》实验报告

FSK调制与解调

一、实验目的

理解 FSK 调制与解调的原理与意义

掌握 DDS 的用法

练习和熟悉程序的编写与仿真验证

掌握 FSK调制与解调的数字实现过程

二、实验原理

FSK调制原理

2FSK(二相频移键控)是用两个不同频率的正弦波形来传送码元“0”和“1”。

2FSK 信号的产生方法主要有两种，一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，使其输出两个不同频率的码元如图1(a)所示。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，如图1(b)所示。

图1 2FSK调制原理框图

其中，由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，如图2 所示；而开关法产生的2FSK 信号由两个独立的频率源构成，所以2FSK 在相邻码元之间的相位不一定是连续的。

图2 2FSK信号波形图

实验设计一款 2-FSK 调制器。

功能要求：要求当信号并行输入时，输出已调信号和输出使能信号。载波信号由DDS模块生成，输出的使能信号out_fsk_en 经IO1 显示在示波器上，输出的已调信号经DA模块I 路显示在示波器上进行观察。

时序要求：当输入使能信号in_fsk_en 为高电平时，信号输入2-FSK 调制器；当调制模块输出使能信号out_fsk_en 为高电平时，输出已调信号。

参考设计：分为五个模块实现（拨码开关输入模块、DDS1 模块、DDS2 模块、FSK 调制模块、DA 输入模块）。其中拨码开关输入模块实现拨码开关输入的并串转化，并产生输出使能信号。DDS1 模块由IP 核DDS Compiler 生成，产生余弦信号,设置为系统时钟40MHz，输出时钟，分辨率为1HZ，输入时钟时能信号ce，输出余弦信号cosine，其他设置为默认。DDS2 模块由IP 核DDS Compiler 生成，产生余弦信号,设置为系统时钟40MHz，输出时钟，分辨率为1HZ，输入时钟时能信号ce，输出余弦信号cosine，其他设置为默认。

FSK 调制模块实现fsk 调制，DA 输入模块实现补码转偏移码以便数据输入DA 模块，实现框图如图3 所示。

图3 2FSK调制器实现框图

FSK解调原理

2FSK 信号的解调分为相干解调和非相干解调两类。非相干解调原理框图如图4 所示。

图4 2FSK信号的非相干解调结构框图

本实验采用相干解调法，相干解调原理框图如图5 所示。

图5 2FSK信号的相干解调结构框图

实验设计一款 2-FSK 调制/解调器：

功能要求：当信号输入时，输出解调信号以及输出使能信号。实验中的输入信号可用拨码开关输入，载波信号由DDS 模块生成，输出的使能信号out_defsk_en 经IO1 显示在示波器上，输出的解调信号经IO2 显示在示波器上。

时序要求：当输入使能信号in_fsk_en 为高电平时，信号输入2-FSK 调制器，当输出使能信号out_defsk_en 为高电平时，输出解调信号。

参考设计：分为五个模块实现（拨码开关输入模块、DDS1 模块、DDS2 模块、FSK 调制模块、FSK 解调模块），其中拨码开关输入模块实现拨码开关输入的并串转化，并产生输出使能信号。DDS1 模块由IP 核DDS Compiler 生成，产生余弦信号,设置为系统时钟40MHz，输出时钟，分辨率为1HZ，输入时钟时能信号ce，输出余弦信号cosine，其他设置为默认。DDS2 模块由IP 核DDS Compiler 生成，产生余弦信号,设置为系统时钟40MHz，输出时钟，分辨率为1HZ，输入时钟时能信号ce，输出余弦信号cosine，其他设置为默认。FSK 调制模块实现fsk 调制。FSK 解调模块实现fsk 的相干解调，其中包括两路带通滤波器模块、两路相乘模块和两路低通滤波器模块六个子模块，实现框图如图6 所示。

图6 2FSK调制/解调器实现框图

三、实验内容

FSK 调制与解调的Matlab仿真

FSK 调制与解调的FPGA 代码的设计

FSK 调制与解调功能的仿真

FSK 调制与解调的测试

四、实验步骤

FSK调制与解调的Matlab仿真

(1)启动Matlab，新建M文件，根据FSK调制与解调原理编写matlab代码，实现2-FSK调制与解调。

(2)运行编写的M文件，得到输入信号、调制后的信号和解调后的信号波形，记录下来。

FSK 调制与解调功能的仿真及测试

FSK调制功能的仿真及测试

(1)创建ISE 工程FSK，并设置设备参数。

(2)根据参考设计编写拨码开关输入模块和FSK 调制模块的FPGA 代码，并加入工程。

(3)使用IP 核产生DDS1 模块和DDS2 模块。注意输入输出和参数的设置。

(4)编写测试文件设定输入信号,通过ISE 调用Modelsim 仿真。注意，进行ModelSim 仿真时，请用本实验文件夹中的SRC 文件夹中的工程进行仿真。

(5)Modelsim 被调用开启后，选中需要观察的信号，在Transcript 中先后运行指令restart 和run 。

(6)观察各信号波形，填写Modelsim 的仿真结果。

输入的信号：

01110101（从左到右为高位到低位，输出信号低位先出，高位后出）

观察调制后的信号波形及输出使能信号：

(7)根据参考设计编写DA 输入模块的FPGA 代码，并加入工程。

(8)将约束文件加入工程，并结合实验箱的管脚编写约束文件。

(9)综合、实现、硬件编程后，给实验箱上电，将生成的bit 流文件下载到实验平台上。

(10)拨动拨码开关SW9 设置输入信号，拨动拨档开关SW1 和KEY1 控制输入使能信号

和复位信号，示波器的一支表笔接在IO1 上观察输出使能信号，另一支表笔接在DA 模块I

路输出上观察已调信号。观察示波器上输出使能信号和调制后的波形，并记录下来。

FSK解调功能的仿真及测试

(1)创建ISE 工程DEFSK，并设置设备参数。

(2)根据参考设计编写拨码开关输入模块、FSK 调制模块和FSK 解调模块的FPGA 代码，并加