FSK信號的調(diào)制原理 FSK調(diào)制信號的FPGA實現(xiàn)

1、FSK信號的調(diào)制原理

數(shù)字頻率調(diào)制是利用載波的頻率傳輸信息的一種調(diào)制方式，F(xiàn)SK是在ASK之后出現(xiàn)的一種調(diào)制方式，抗衰落能力較強，在一些衰落信道中應(yīng)用廣泛。

數(shù)字頻移鍵控(FSK)是用載波的頻率來傳遞數(shù)字信息，符號1對應(yīng)某個載頻，符號0對應(yīng)某個載頻，頻率之間的改變瞬間完成的，根據(jù)碼元轉(zhuǎn)換時刻的載波相位特征，可以分為連續(xù)相位FSK和非連續(xù)相位FSK，最簡單的是二進制頻移鍵控(2FSK)，如下是連續(xù)相位的2FSK信號的波形。

波形分別用來傳輸數(shù)字1和0，信號可以看成是載頻為f1和f2的兩個振幅鍵控信號的合成，2FSK信號可表示為：

式中，A是載波的振幅，Tb為數(shù)字碼元的周期，{bn}為傳送的數(shù)字序列為bn的反碼.

2、FSK調(diào)制信號的MATLAB仿真

在matlab中仿真具有連續(xù)相位的2FSK調(diào)制信號:

調(diào)制指數(shù)為3.5。即兩個頻點以載波為中心，間隔為3.5*Rb=3.5MHz。

基帶信號符號速率Rb =1MHz。

載波信號頻率fc =6MHz。

采樣頻率fs =32*Rb。

Matlab提供了專門的FSK信號調(diào)制函數(shù)fskmod()，只需要設(shè)置幾個參數(shù)就可以產(chǎn)生所需調(diào)度以及相位特征的FSK信號。

如下可以看到產(chǎn)生的FSK信號，并且兩個頻率確實相差3.5MHz，其中時域的波形只截取了一部分顯示。

3、FSK調(diào)制信號的FPGA實現(xiàn)

在matlab中可以使用。現(xiàn)成的FSK函數(shù)，快速產(chǎn)生FSK調(diào)制信號，在FPGA中卻不會有這樣方便的函數(shù)使用，如下是產(chǎn)生2FSK信號的原理框圖

兩種方法都可以實現(xiàn)，但是第二種所需要更少的邏輯資源，更具有性能優(yōu)勢，這里采用一個DDS核實現(xiàn)連續(xù)相位的FSK，需要使得DDS輸出信號的頻率可以配置，因此需要將DDS的“Phase Increment Programmability”選中“Streaming”，輸出位寬選擇16bit。根據(jù)輸入數(shù)據(jù)data_in的高低電平狀態(tài)，分別設(shè)置DDS核的頻率調(diào)制輸入信號的相位增量值，得到需要的信號。

根據(jù)DDS工作原理

式中fout為輸出頻率，fclk為系統(tǒng)時鐘頻率，為相位增量位寬，例如：

計算得到相位增量，編寫完成整個系統(tǒng)的Verilog HDL代碼后，經(jīng)測試，仿真如下：

從圖中可以看到輸出信號在符號跳變時刻仍然保持了信號相位的連續(xù)性。