基于FPGA的多模式調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計

楊 湲，肖順文

(西華師范大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，四川 南充 637009)

1 前 言

信號在傳輸?shù)倪^程中，若不經(jīng)過調(diào)制，由于其頻率較低，那么在信道中傳輸易受外界干擾，則可能會導(dǎo)致信息成分丟失，最后在接收端錯誤譯碼[1-3]。所以對于遠(yuǎn)距離傳輸信息而言，調(diào)制是不可避免的[3]。常見的三種數(shù)字調(diào)制方式是ASK、FSK和PSK調(diào)制[1-3]，其他各種調(diào)制方法都是以上方法的改進(jìn)或組合[1-3]。因此本設(shè)計針對這3類調(diào)制方式進(jìn)行研究[3]。本設(shè)計采用鍵控法來實現(xiàn)上述數(shù)字脈沖調(diào)制[2-3]。

2 硬件電路設(shè)計及分析

本設(shè)計的調(diào)制系統(tǒng)包括6種調(diào)制方式，分別是2FSK、4FSK、2PSK、4PSK、2ASK、4ASK調(diào)制方式[3-4]。

2.1 2FSK調(diào)制硬件電路

2FSK調(diào)制硬件電路如圖1所示，其設(shè)計過程參考文獻(xiàn)[2-3]，clk是100MHz的時鐘信號，clr是清零信號，sel是使能信號，高電平有效[3]。2fsk_f1，2fsk_f2是由時鐘分頻得到，頻率分別為12.5MHz，3.3MHz[3]。若使能有效，當(dāng)s為0、1時，分別輸出2fsk_f1、2fsk_f2[2-4]。

2.2 4FSK調(diào)制硬件電路

4FSK調(diào)制硬件電路如圖2所示，其設(shè)計過程參考文獻(xiàn)[3]：4fsk_f1，4fsk_f2，4fsk_f3，4fsk_f4分別為12.5MHz ，8.3MHz，5.55MHz，3.3MHz載波[3]。若使能有效，當(dāng)s為00，則輸出4fsk_f1；s為01，則輸出4fsk_f2；s為10，則輸出4fsk_f3；s為11，則輸出4fsk_f4[3]。

2.3 2PSK調(diào)制硬件電路

2PSK調(diào)制硬件電路如圖3所示，其設(shè)計過程參考文獻(xiàn)[3]，2psk_f1和2psk_f2是兩路相位差為180度的載波[1-3]。若使能有效,當(dāng)s為0，則將2psk_f1輸出，s為1，則將2psk_f2輸出[1-3]。

2.4 4PSK調(diào)制硬件電路

4PSK調(diào)制硬件電路如圖4所示，其設(shè)計過程參考文獻(xiàn)[3]，psk4_f1，psk4_f2，psk4_f3，psk4_f4是相位為0，90，180，270度的載波[3]。若使能有效，當(dāng)s為00，01，10，11，則分別輸出psk4_f1，psk4_f2，psk4_f3，psk4_f4[1-3]。

2.5 2ASK調(diào)制硬件電路

2ASK調(diào)制硬件電路如圖5所示：Ask2_jishuqi1輸出3.3MHz載波,由時鐘分頻得到[3]。若使能有效，當(dāng)s為0，則輸出0，否則輸出3.3MHz載波[3]。

2.6 4ASK調(diào)制硬件電路

4ASK調(diào)制硬件電路如圖6所示：4ASK調(diào)制可以看做4個 2ASK調(diào)制信號的疊加，因此4ASK調(diào)制電路可由4個ask2模塊構(gòu)成[3-4]。

2.7 調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計

調(diào)制系統(tǒng)硬件電路如圖7所示：clk是時鐘信號，clr是清零信號，s[3..0]是基帶信號，sel[5..0]是使能信號，2fsk，4fsk，2psk，4psk，2ask，4ask分別是輸出的調(diào)制信號[2-4]。

3 仿真結(jié)果

3.1 2FSK調(diào)制仿真

2FSK調(diào)制是對載波的頻率進(jìn)行調(diào)制，其仿真如圖8所示：s[0]為輸入的基帶信號，sel[0]為使能信號，若使能有效，當(dāng)s[0]分別為0、1時，2fsk信號分別輸出2種頻率，因此實現(xiàn)了2FSK調(diào)制[2-7]。

3.2 4FSK調(diào)制仿真

4FSK調(diào)制是對載波的頻率進(jìn)行調(diào)制，其仿真如圖9所示：s[1..0]為輸入的基帶信號，sel[1]為使能信號，若使能有效，當(dāng)s[1..0]分別為0、1、2、3時，4fsk信號分別輸出4種頻率，因此實現(xiàn)了4FSK調(diào)制[3,8-10]。

3.3 2PSK調(diào)制仿真

2PSK調(diào)制是對載波的相位進(jìn)行調(diào)制，其仿真如圖10所示：s[0]為輸入的基帶信號，sel[2]為使能信號，若使能有效，當(dāng)s[0]分別為0、1時，2psk的相位有2種取值，分別為0，180度，因此實現(xiàn)了2PSK調(diào)制[3,9-10]。

3.4 4PSK調(diào)制仿真

4PSK調(diào)制是對載波的相位進(jìn)行調(diào)制，其仿真如圖11所示：s[1..0]為輸入的基帶信號,sel[3]為使能信號，若使能有效，當(dāng)基帶信號分別為0、1、2、3時，4psk信號的相位有4種取值，分別為0，90，180，270度，因此實現(xiàn)了4PSK調(diào)制[3,9-10]。

3.5 2ASK調(diào)制仿真

2ASK調(diào)制是對載波的幅度進(jìn)行調(diào)制，其仿真如圖12所示：s[0]作為基帶信號，sel[4]為使能信號，若使能有效，當(dāng)s[0]分別為0、1時，2ask信號的幅度有2種取值，分別是0和1，因此實現(xiàn)了2ASK調(diào)制[3,4,11]。

3.6 4ASK調(diào)制仿真

4ASK調(diào)制是對載波的幅度進(jìn)行調(diào)制，其仿真如圖13所示：s[1..0]為輸入的基帶信號，sel[5]為使能信號，若使能有效，當(dāng)基帶信號分別為0、1、2、3時，4ask信號的幅度有4種取值，分別是0、1、2、3，因此實現(xiàn)了4ASK調(diào)制[3,4,12]。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計的調(diào)制系統(tǒng)包括6種調(diào)制方式，此系統(tǒng)在100MHz的時鐘信號下，當(dāng)使能信號分別為000001，000010，000100，001000，010000，100000時，能夠正確地按照設(shè)置的調(diào)制模式，對載波的頻率、相位、幅度進(jìn)行調(diào)制，具體對應(yīng)輸出兩種頻率成分的2FSK、四種頻率成分的4FSK、兩種相位成分的2PSK、四種相位成分的4PSK、兩種幅度成分的2ASK、四種幅度成分的4ASK信號[3,13]。