基于Verilog實(shí)現(xiàn)2ASK的調(diào)制

為什么要進(jìn)行調(diào)制？

在進(jìn)行無線通信時，基帶產(chǎn)生的信號需要通過天線發(fā)送出去，需要滿足一個條件，即欲發(fā)射信號的波長與天線的尺寸可比擬（通常認(rèn)為天線尺寸應(yīng)大于波長的十分之一），這個信號才能通過天線發(fā)射出去。

有一個音頻信號的頻率范圍為20Hz~20KHz，則其最小波長為

顯然，這么長的天線是不現(xiàn)實(shí)的，所以需要采取的方法是將基帶信號的頻率提升到一個較高的頻率，這個過程就叫調(diào)制，又叫“頻譜搬移”。

模擬調(diào)制

調(diào)制分為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制，其中后面這兩者為統(tǒng)稱角調(diào)制。

對應(yīng)的英文也就是AM（Amplitude Modulation）、FM（Frequency）、PM（Phase）。AM、FM看起來很熟悉，收音機(jī)上都見過。

調(diào)制還需要一個載波，載波通常是正弦信號，讓載波的某個參量（或幾個）隨調(diào)制信號（原始信號）的變化而變化的過程成為調(diào)制。本篇先只介紹AM，即幅度調(diào)制。

調(diào)制也叫頻譜搬移，載波一般是頻率較高的正弦信號，類似于A地是裝載貨物，把貨物通過一個運(yùn)輸工具從A地到B地，B地是卸載貨物。裝載可以理解為調(diào)制，運(yùn)輸工具理解為載波，卸載理解為解調(diào)。這樣的例子不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)强梢詭椭斫狻?/p>

調(diào)制

f(t)為原始信號，coswt為載波，Sm(t)為已調(diào)信號

上述方法為調(diào)幅

解調(diào)

通常用相干解調(diào)法

數(shù)字調(diào)制

利用模擬調(diào)制來理解調(diào)制的原理，目前主要應(yīng)用都是數(shù)字調(diào)制。

使得載波的某個分量隨數(shù)字基帶信號的變化而變化的過程或方式稱為數(shù)字調(diào)制。

幅度調(diào)制對應(yīng)幅移鍵控（ASK）， Amplitude Shift Keying

頻率調(diào)制對應(yīng)頻移鍵控（FSK）， Frequency Shift Keying

相位調(diào)制對應(yīng)相移鍵控（PSK）， Phase Shift Keying

本文要設(shè)計(jì)的是基于FPGA的2ASK，即二進(jìn)制幅移鍵控，BASK。

利用二進(jìn)制信號0和1來控制載波的幅度，載波在調(diào)制信號0或1的控制下或通或斷。OOK即通斷鍵控（On Off Keying）

MATLAB實(shí)現(xiàn)

clear allclose all N=2^20; dt=0.001; %ms df=1/(N*dt); %KHz T=N*dt; %截短時間 Bs=N*df/2; %系統(tǒng)帶寬 t=linspace(-T/2,T/2,N); %時域橫坐標(biāo) f=linspace(-Bs,Bs,N)+eps; %頻域橫坐標(biāo) fm=1; %模擬基帶信號頻率為1kHz fc=6; %余弦載波信號頻率為6kHz mt=cos(2*pi*fm*t); %模擬基帶信號 m(mt>0)=1; %發(fā)送比特m(mt<0)=0;c=cos(2*pi*fc*t); %余弦載波信號 s=m.*c; %ASK已調(diào)信號 點(diǎn)乘表示兩個矩陣對應(yīng)位置元素相乘subplot(2,1,1) plot(t,m,'LineWidth',1.2)title('輸入信號');axis([-1,+1,-0.2,1.2*max(m)]) xlabel('t (ms)')ylabel('s(t) (V)') subplot(2,1,2) plot(t,s,'LineWidth',1.2) title('2ASK調(diào)制后波形');axis([-1,+1,1.2*min(c),1.2*max(c)]) xlabel('t (ms)')ylabel('s(t) (V)')

?上述MATLAB涉及到的部分陌生函數(shù)，下面鏈接有MathWorks官網(wǎng)詳解

MATLAB 運(yùn)算符和特殊字符

MATLAB axis函數(shù)

MATLAB linspace函數(shù)

Verilog實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)調(diào)用了Vivado自帶的DDS Compile IP Core，生成了一個0.625MHz的余弦信號，正弦和余弦其實(shí)在工程上貌似都叫正弦，二者只是相位不同而已。將基帶信號與載波相乘即可得到調(diào)制信號，對于數(shù)字調(diào)制而言就是用鍵控代替相乘，所以用一個選擇器來進(jìn)行通斷鍵控操作。

由撥碼開關(guān)輸入8bit的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)為串行信號模擬基帶信號輸入，發(fā)送bit由低到高。最后通過一個二選一選擇器數(shù)據(jù)ASK調(diào)制波形。