2FSK调制信号

2FSK调制信号（精选五篇）

2FSK调制信号篇1

调制的目的是使信号波形适合于在信道中传输,调制可以分为基带调制和载波调制两类。基带调制直接采用低通信号传递信息,这种技术通常用于铜线、光纤等一些无载波的传输方式。载波调制也称为频带调制,是将要发送的信息加载到载波上进行传输,即采用带通信号传输信息,通过调制实现信号频谱的搬移。载波调制也就是通常所说的调制,在现代通信中也主要涉及载波调制技术。

通信信号的调制解调技术已经发展多年,各项技术已经相当成熟,文中主要研究了数字通信信号2FSK的调制解调技术及其实现。

1 2FSK信号的调制及产生

1.1 2FSK信号的调制及产生

设信息源发出的是由二进制符号0,1组成的序列,且假定1符号出现的概率为P,0符号出现概率为1-P,它们彼此独立。那么,一个二进制的频移键控信号可以表示成载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频点间变化[1]。故其表达式为

$e_{2 F S Κ} = {\begin{cases} A \cos (ω_{1} t + φ_{n}) s e n d 1 \\ A \cos (ω_{2} t + φ_{n}) s e n d 0 \end{cases} (1)$

由于2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加,因此2FSK信号的时域表达式又可以写成

$e_{2 F S Κ} (t) = [\sum_{n} a_{n} g (t - n Τ_{s})] \cos (ω_{1} t + φ_{n}) + [\sum_{n} \bar{a}_{n} g (t - n Τ_{s})] \cos (ω_{2} t + θ_{n}) (2)$

式中,g(t)是持续时间为Ts的单个矩形脉冲,而an的取值服从下式

$a_{n} = {\begin{cases} 1 p r o b a b i l i t y i s Ρ \\ 0 p r o b a b i l i t y i s 1 - Ρ \end{cases} (3)$

$\bar{a}_{n}$ 是an的反码,若an=1,则 $\bar{a}_{n} = 0$ ;若an=0,则 $\bar{a}_{n} = 1$ 。

在频移键控中,初始相位φn和θn不携带信息,通常可以令其为零。因此2FSK信号的表达式可以简化为

e2FSK=s1(t)cosω1t+s2(t)cosω2t (4)

其中, $s_{1} (t) = \sum_{n} a_{n} g (t - n Τ_{s}), s_{2} (t) = \sum_{n} \bar{a}_{n} g (t - n Τ_{s})$ 。

通常二进制频移键控信号的产生方法有两种。一种可以采用模拟调频电路来实现;另一种可以采用键控法来实现。图1是2FSK信号的时间波形及键控法产生2FSK信号的原理图[1]。

1.2 2FSK信号的调制

一般2FSK信号的调制方法比较简单,通常情况下是用一个随机的1、0脉冲信号分别与一个载波相乘即可得到调制后的2FSK信号,如图1(b)所示。

2 2FSK信号的解调

2FSK信号有两种解调方法:非相干解调及相干解调。相应的接收系统方框图如图2所示。本次设计采用的是非相干解调方式。

由于本次实验接收的是500 kHz和700 kHz的2FSK信号,所以首先要经过滤波以得到两路不同载频的信号。滤波器系数由Matlab软件仿真得出。

带通滤波器设计成一个24阶的,对于500 kHz信号滤波器的过渡带频率分别为250～485 kHz与515～690 kHz,目的是将500 kHz的信号过滤出来,其幅度响应如图4(a)所示,对于700 kHz信号,滤波器的过渡带频率分别为520～690 kHz与710～880 kHz,目的是将700 kHz的信号过滤出来,其幅度响应如图4(b)所示。

通过SignalTapII 在线仿真,经过滤波后的两路信号波形如图3(a)所示,信号经过滤波后,下一步要对两路信号分别取绝对值,仿真波形如图3(b)如图,取绝对值后的信号再经过低通滤波后,进行判决,仿真波形如图3(c)所示。

整个解调过程分别由各自的模块组成,具体设计如图5所示。

3 2FSK信号的功率谱分析

对相位不连续的2FSK信号,可以看成由两个不同载频的2ASK信号的叠加。下面给出2FSK信号的功率谱表达式

$Ρ_{2 F S Κ} = \frac{1}{4} [Ρ_{s 1} (f - f_{1}) + Ρ_{s 1} (f + f_{1})] + \frac{1}{4} [Ρ_{s 2} (f - f_{2}) + Ρ_{s 2} (f + f_{2})] (5)$

令概率 $Ρ = \frac{1}{2}$ ,只需将其中的fc分别替换f1为和f2,然后代入式(2)即可得

$Ρ_{2 F S Κ} = \frac{Τ_{s}}{16} [| \frac{\sin π (f + f_{1}) Τ_{s}}{π (f + f_{1}) Τ_{s}} |^{2} + | \frac{\sin π (f - f_{1}) Τ_{s}}{π (f - f_{1}) Τ_{s}} |^{2}] + \frac{Τ_{s}}{16} [| \frac{\sin π (f + f_{2}) Τ_{s}}{π (f + f_{2}) Τ_{s}} |^{2} + | \frac{\sin π (f - f_{2}) Τ_{s}}{π (f - f_{2}) Τ_{s}} |^{2}] + \frac{1}{16} [δ (f + f_{1}) + δ (f - f_{1}) + δ (f + f_{2}) + δ (f - f_{2})] (6)$

由式(6)画出的典型的2FSK信号的功率谱如图6所示。

由图可以看出,2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。其中,连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加而成,离散谱位于两个载频f1和f2处;连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化,若 $| f_{1} - f_{2} | < f_{s}$ ,连续谱在 fc 处出现单峰;若 $| f_{1} - f_{2} | > f_{s}$ ,则出现双峰;若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2FSK信号的带宽,则其带宽近似为

$B_{2 F S Κ} \approx | f_{2} - f_{1} | + 2 f_{s} (7)$

其中,fs=1/Ts为基带信号的带宽。图中的fc为两个载频的中心频率。

4 结束语

文中详细介绍了2FSK数字通信信号的调制解调原理,并基于FPGA进行了调制与解调的过程设计,各部分主要用模块搭建,滤波器用Matlab设计系数并用VHDL语言编写实现。经在线仿真验证,有不错的解调效果。

摘要：基于FPGA的调制和解调的数字信号有多种,包括2ASK、2FSK、2PSK等,文中介绍了2FSK信号的调制与解调,以及该信号的功率谱。最后提供验证结果,证明仿真结果符合要求。

关键词：2FSK,调制,解调

参考文献

[1]樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].6版.北京:国防工业出版社,2007.

[2]张琳.数字式调制解调器的设计与实现[J].无线电通信技术,1994,20(8):39-58.

[3]习清伶,马正新.实时数字信号处理技术实现全数字解调器[J].空间电子技术,1996(2):11-16.

2FSK调制信号篇2

一、2FSK信号

传统2FSK信号的实现方式包括以下3种:直接调频。采用数字基带信号直接控制LC振荡回路的参数改变,实现相位连续的2FSK调制。该方式实现容易,相位连续,但采用了大量模拟电路元件,频率精度和稳定性无法保证。频率转换。采用数字基带信号控制二个独立的振荡器,通过加法器叠加实现!"#$调制。该方式采用了部分数字电路,精度较高。但由于二个边频采用独立的高频振荡器生成,在频域引入了大量谐波干扰成分,无法满足相位连续的调制。调制解调芯片。采用成熟的调制解调芯片实现。该方式采用了当前通信电子技术发展的最新成果,直接利用现成硬件实现2FSK调制,精度高,频率稳定性好。但是由于调制解调芯片普遍遵循了相应的CCITT通信协议标准,只能实现特定载频、特定调制频率上的2FSK调制,且硬件成本较高,无法满足专用领域的应用。

二、功能实现

现有系统中,信息发送单元采用了大量以电阻、电容等分立元件构成的模拟电路,所产生的信号直接取决于电路元件的特性,无法实现不同制式之间的统一。随着近年来电子技术的飞跃发展,在同一专用集成电路的基础上实现不同制式信号的调制已成为可能。通过对2FSK调制方式的深入分析,找到了实现通用、宽频带、相位连续2FSK调制的途径:对2FSK信号3个典型参数:上边频、下边频、基带调制信号的精确发生;在精度允许范围内实现低频调制方波对上、下边频信号的相位连续调制;CPU通过软件控制集成低通滤波器,实现输出波形方波转正弦波的变换;基于同一硬件基础实现宽带范围内相位连续2FSK信号的调制输出。

在实际设计中,主控芯片选用了美国IITMEL公司的89C52。模块主要组成部分包括CPU,RS485串行通信接口电路、拨码开关条件输入电路、看门狗复位电路、液晶显示电路、波形生成电路、功率放大电路、电源开关电路等。

CPU通过串行通信接口和列车控制系统中央处理单元完成高速数据交换,接收相应指令,存入内存缓冲区。根据指令要求,控制多通道可编程定时计数器输出2路高精度方波信号S1、S2。S1为2FSK边频信号;S2为一特定频率的高频信号,用于控制低通滤波器的通带范围,经过低通滤波器的滤波环节,完成边频信号由方波形式到正弦形式的转换。基带调制信号由工作时钟为几十兆赫兹的CPU通过软件定时控制从PXX普通I/O口输出,试验证明完全能够满足精度要求。

三、关键技术

相位连续调制的实现。相位连续2FSK信号调制过程中,基带调制信号在控制上、下边频切换时始终保持波形相位的连续过渡,不出现断续现象。相位连续的2FSK调制是2FSK调制应用中最为广泛的一种形式,具有实现容易、频谱杂扰成分小等优点。在本模块的设计中,通过选择82C54多通道可编程定时计数器作为波形发生的核心芯片,使它工作在方式3(方波发生器)下。

四、波形转换技术与滤波器的选择

相位连续2FSK调制信号的时域波形的上、下边频均为正弦波形式,而在实际设计中由可编程定时计数器产生的边频信号却为方波形式。因此必须在保证精度不变的前提下实现波形的转换。波形转换是电子技术应用领域中普遍使用的通用技术,通常采用触发电路或者模拟滤波电路实现。在本模块的开发中,采用了开关电容集成低通滤波器完成。

本模块选用了美国MAXIM公司生产的集成低通开关电容滤波器。开关电容技术是近年才发展起来的新技术,它是由MOS电容、电子开关和运算放大器构成的集成化网络,简称SC网络。通过电容的储能、开关的倒换以及运放的隔离和放大作用,进行信号的传递和处理,等效电阻通过SC网络实现,从而使其传递函数的精度仅取决于电容比。在大规模集成电路中,电阻和电容的精度一般只有10%,其误差不能相互补偿,以至RC网络的误差可高达20%左右,往往不能满足实际要求。

目前该模块已在现场投入使用,性能稳定。相对于其它方式的设计,例如FPGA频率合成、虚拟仪表等,它具有嵌入式设计、通用性好、硬件紧凑、性能价格比高等显著的优点。尤其是在研制过程中所采用的设计思路实现了宽频带、多变量分别控制的相位连续2FSK信号调制,对于其它通信应用领域也有一定的借鉴作用。

参考文献

[1]幸云辉:位微型计算机原理与应用[M],北京:北京邮电学院出版社,1991.

2FSK调制信号篇3

1 2FSK基本原理

FSK是利用载波的频率变化来传递数字信息, 二进制频移键控2FSK是信号码元的‘1’和‘0’分别用两个不同的频率的正弦载波来传送, 其表达式为:

式中φ1和φ0是码元的初始相位, ω1=2πf1和ω0=2πf0为两个不同码元的角频率, A为码元的包络。调制是将信息信号转换为信道信号或发送信号, 主要作用就是便于发送和接收, 提高接收端输出信号的质量, 实现多路复用, 而解调是调制的逆过程, 它从接收的已调载波信号中恢复基带信号。

2 2FSK调制解调的设计及仿真

2.1 FPGA的基本设计流程

FPGA具有功能强大, 开发过程投资小、周期短, 可反复编程修改, 保密性能好, 开发工具智能化等特点, 正是因为它的这些优点, FPGA在现代通信系统中正在发挥越来越重要的作用。

FPGA的设计流程就是利用EDA开发软件和编程工具对FPGA芯片进行开发的过程。具体的开发流程一般包括电路设计、设计输入、功能仿真、综合优化、综合后仿真、实现与布局布线、时序仿真与验证、板级仿真与验证, 以及芯片编程与调试等主要步骤。文中设计基于Altera公司的cyclone系列芯片, 采用QuartusⅡ开发软件。QuartusⅡ支持原理图式图形设计输入, 文本设计输入 (如ADHL、VHDL、Verilog等HDL语言) , 及波形输入等方式。常用方式是以HDL语言为主, 原理图为辅, 进行混合设计以发挥二者各自特色。

2.2 2FSK调制模块设计

2FSK调制方式有模拟调频法和频率调频法, 模拟调频法使用二进制数字基带信号控制一个振荡器的参数, 直接改变振荡频率, 输出不同频率的信号, 其原理与模拟调制相同。这种方法容易实现, 但频率稳定度差。频率键控法是用数字矩形脉冲控制电子开关在两个振荡器间转换, 从而输出不同频率信号的方法。

该设计采用频率键控法, 整个电路共分为分频器、m序列产生器、跳变检测、数据选择器正弦信号产生器五个部分, 设计框图如图1所示。2FSK调制的仿真图如图2所示, 当基带信号为0, 调制信号输出选通载波f0, 当基带信号为1, 调制信号输出选通载波f1。

2.3 2FSK解调模块设计

解调采用过零点检测法, 由于2FSK信号的两种码元的频率不同, 所以计算码元中信号波形的过零数目多少, 就可以衡量频率的高低, 故检出数字调频信号的过零点数即可得到相应的载波频率值, 根据已知的载波频率确定基带信号从而判断出基带信号。图3为2FSK解调电路仿真结果, DEPSK为恢复的基带信号形式。

3 结论

本文对2FSK调制解调部分的设计进行了研究和仿真验证, 整个设计过程基于采用VHDL语言实现, 设计灵活、修改方便, 具有良好的可移植性, 能更好地满足现代通信系统的要求, 比专用芯片具有更大的灵活性和可控性。

摘要：频移键控 (FSK) 是经国际电信联盟标准化的一种重要数字调制方式, 广泛应用于数据量较小、数据率较低、短距离传输的通信领域。本文对基于FPGA的2FSK调制解调的设计进行研究, 给出软件功能仿真验证。

关键词：频移键控,调制,解调,现场可编程门阵列

参考文献

[1]胡泽文.基于FPGA的FSK调制系统设计[D].北京:电子科技大学, 2011 (03) .

2FSK调制信号篇4

FSK频移键控 (FSK-Frequency Shift Keying) 是一种用数字信号去调制载波频率的调制方式, 是信息传输中使用较早的一种调制方式, 具有实现方法简单, 并且解调不须恢复本地载波、可以异步传输、抗噪声和抗衰落性能强等特点。在中低速数据传输, 特别是在衰落信道数据传输中, 有着广泛的应用。

针对传统用硬件实现2FSK调制解调的方法, 特别是相干解调需要提取载波, 设备相对复杂、成本较高的特点, 本文重点研究了基于FPGA芯片的非相干调制解调系统。通过ISE软件平台, 进行硬件描述语言的设计, 提出了一种2FSK调制解调系统的设计及实现方法。

2 2FSK数字调制解调原理

2FSK也称为二进制频移键控。二进制频移键控信号码元的“1”和“0”分别用两个不同频率的正弦波来传送, 其振幅和初始相位不变。可表示为。

上式中假设码元的初始相位分别θ1和θ2;ω1=2πf1和ω2=2πf2为两个不同频率码元的角频率。

2FSK信号的产生有两种方式:

(1) 频率选择法;

(2) 载波调频法。

频率选择法是用基带脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行开关选通。载波调频法采用调频电路来实现, 将码元调制到不同的载波频率上, 使其输出不同频率的码元信号。这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同, 但由调频器产生的2FSK信号在相位上是连续的, 而频率选择法产生的2FSK信号, 由于分别由两个独立的频率源产生两个不同频率的信号, 因此相邻码元的相位不连续。

2 FSK信号的解调方法有相干解调、非相干解调两种方法

相干解调通过将两路信号与本地相干载波相乘后, 经低通滤波器进行抽样判决, 比较两路信号包络的大小, 进行解调。相干解调中的相干载波必须从接收信号中提取, 并且和信号码元同频同相。非相干解调中应用较多的是包络检波法, 用两个窄带滤波器滤除无用信号, 保留有用信号后, 经包络检测后分别取出包络信息, 再将两路输出同时送到抽样判决器进行比较, 从而判决输出基带数字信号, 本系统采用非相干解调的方法。

3 2FSK数字调制信号产生

本文采用FPGA芯片进行2FSK数字化设计, 系统时钟在FPGA内部经分频器后得到频率产生器1、频率产生器2的工作时钟, 生成两个频率为f1、f2的正弦载波频率信号。根据输入的二进制串行数据, 通过选通开关, 完成对f1、f2两个载波频率的选择, 生成2FSK调制信号, 经过D/A芯片转换后, 经信道将信号发送。

2FSK数字信号发生器的原理框图如图1所示, 整个系统共分为时钟产生模块、频率产生模块、选通开关模块及D/A模数变换器等4部分, 其中前3个部分均在FPGA器件内部设计生成。

本文利用FPGA芯片进行数字DDS设计, 直接用数字频率合成方式产生频率、相位和幅度可控的2FSK调制所需的两种数字载波频率信号。DDS主要由相位累加器、相位调制器、正弦查找表构成。

本设计中选择调制中频频率为70MHz, 系统时钟设置为200MHz, 设置两个输入频率字分别为70.1 MHz和69.9 MHz, 通过DDS模块可产生以上两个频率的数字信号。

选通开关根据数字基带码元信号选择输出频率信号, 当选通开关接收到码元“0”时, 输出频率为70.1 MHz的正弦波;当选通开关接收到码元“1”时, 输出频率为69.9 MHz的正弦波。

4 2FSK非相干解调

在本设计中, 2FSK信号经过收信机模拟放大和变频后, 形成一个幅度稳定的中频信号, 经过A/D变换器直接对中频信号进行采样, 采样后在FPGA芯片内完成2FSK信号的非相干数字解调。

2FSK非相干数字解调器由数字下变频器、包络检波器、定时恢复单元等组成, 工作原理框图如图2所示。

本设计中首先将70M中频模拟信号进行A/D变换, 转换为数字信号后, 在数字域上采用FPGA来实现2FSK信号的解调处理。数字化的中频信号通过与本地载波信号的正交下变频变换, 将两路数字信号变换到零频, 再通过信号的包络检测, 比较每个频点的能量值就可以恢复出原始码元信息。

由于解调系统的系统时钟为50MHz, 故设置两个本地载波信号的频率分别为20.1MHz和19.9MHz。输入的70MHz中频信号通过分路器分为I、Q两路信号, 分别与本地载波信号混频到零频, 经过低通滤波滤除倍频项和带外噪声后, 分别对I、Q两支路进行平方相加, 计算每一个支路能量, 在比特定时脉冲的控制下, 比较两路信号能量值即可恢复出基带信息。

5结语

本文中2FSK调制解调模块均进行了系统仿真和测试, 并采用VHDL语言在Xilinx公司的Spartan-6系列芯片上进行了工程化实现, 并进行了实际测试, 结果表明, 信号频率精度、调制谱指标及解调指标完全满足设备指标要求。

摘要：本文根据2FSK调制解调的工作原理, 提出了一种基于FPGA芯片的2FSK调制解调器的设计方法。该方法采用频率选择法实现调制器设计, 非相干解调法实现解调器设计。同时利用VHDL语言在Xilinx公司的Spartan-6系列芯片上进行实现。经过实际工程验证, 该方法满足系统要求, 具有较高的通用性和可靠性。

关键词：2FSK,频移键控,调制,解调,系统

参考文献

[1]樊昌信, 曹丽娜.通信原理[M].北京:国防工业出版社, 2001.

[2]梅灿华, 张潜.基于FPGA的键控移频调制解调器的设计与实现[J].安徽大学学报:自然科学版, 2005, 29 (02) .

[3]赖昭胜.基于DSP Builder的DDS实现及其应用[J].微计算机信息, 2006 (11) :186-189.

[4]李志鹏, 郭勇, 沈军基.基于DDS技术实现信号发生器[J].微计算机信息, 2007.

2FSK调制信号篇5

数字信号的传输是数字通信系统设计中的关键一环。数字基带信号往往难以在远距离的信道中直接传输,因此需要在信号发送端用数字基带信号控制载波,把数字基带信号调制为带通信号,在接收端通过解调器把带通信号解调为基带信号,实现远距离数字信号传输。

数字信号只包含‘0’和‘1’,因此,二进制数字调制是数字信号调制常用的调制方式,常见的有二进制振幅键控(2ASK)、二进制频移键控(2FSK)、二进制相移键控(2PSK)[1]。其中,2FSK信号是采用两个不同频率的正弦波载波分别代表‘1’和‘0’,这样通过远距离传输时信号电压会产生衰减,但频率基本不会发生改变,是一种比较常用的调制方式。

本文结合传统的2FSK调制方法,基于FPGA设计了一种两种调制频率间无相位跳变的2FSK信号调制方法,减少杂波干扰,更有利于信号的可靠传输。

1 传统的2FSK调制方法

通常情况下,进行2FSK调制使用的方法是直接调频法和频率键控法。

直接调频法(又称模拟调频法):当基带信号为‘1’时,改变振荡器谐振回路参数,产生振荡频率为f1,当基带信号为‘0’时,改变振荡器谐振回路参数,产生频率f2,这种方法实现简单,但频率稳定度不高,同时转换速率不能太快。

频率键控法:本身有两个独立的振荡器,数字基带信号控制转换开关,选择不同频率的高频振荡信号实现2FSK调制,这种方法产生的频率间没有过渡,转换速度快,波形好,但相位经常不连续,会产生很多不必要的杂波,影响正常信号的传输[2]。

2 相位连续的2FSK信号的设计

2.1 硬件结构

此设计是在基于PC104总线的嵌入式系统中实现的,硬件结构如图1所示。

2.2 FPGA芯片的选择

由于PC104总线支持TTL电平,因此,本文选用支持TTL电平的Altera公司的FLEX系列的EPF10K20TC144-4,该器件内部资源丰富,具有144个管脚,可用的通用管脚数量是102个,采用0.5μm CMOS SRAM工艺制造(低功耗);具有在系统可配置特性,在所有I/O端口中都有输入、输出寄存器,可实现单片系统[3,4],其开发软件一般可选用Max+PlusⅡ或者QuartusⅡ,本设计采用的是QuartusⅡ。

2.3 调制器的FPGA程序设计

FPGA程序设计包括数据缓冲器设计、2FSK调制器设计和DDS信号设计。

2.3.1 数据缓冲

数据缓冲设计分为总线缓冲和字节移位寄存器两个部分,总线缓冲器负责接收总线发送的所有字节数据并进行缓冲存储,并根据字节移位寄存器工作完毕的信号将新的数据装载到移位寄存器中,所有数据调制完毕后发出调制完毕的信息等待总线查询;字节移位寄存器负责接收缓冲器的单个字节数据,并按位依次进行调制发送,直至全部字节调制完毕后,将调制完毕的状态信号返回。

数据缓冲器的设计采用VHDL语言进行编写,在QuartusⅡ软件进行设计、调试和仿真[5]。仿真结果如图2所示。

2.3.2 连续相位的2FSK调制基本原理

2FSK调制器基本原理为:将分频部分与波形生成部分分开,分频部分使用参考时钟作为基准频率,按照两种载波频率f1,f2生成正弦波所需的抽样频率分别进行分频,产生F1,F2。当传输数据‘1’时,将F1产生的脉冲发送到波形生成部分产生所需频率f1;当传输数据‘0’时,将F2产生的脉冲发送到波形生成部分产生所需频率f2。波形生成部分只接收前级传输的F1或F2脉冲,其时间间隔由分频器决定。产生的数字信号经D/A转换并放大滤波后即可产生连续相位的正弦波[6]。这样就可以保证输出波形既连续,速度也容易调节。

2.3.3 连续相位的2FSK调制方法

要使用数字电路调制产生正弦波,就必须要对波形进行采样、量化、编码[7]。本文设计的2FSK信号使用的是3 600 Hz和4 400 Hz的载波信号,基带数据速率为1 200 b/s。每个正弦波的采样输出数量为36个(即每个正弦波使用36个幅度值),这样能在每10°的间隔上输出一组幅度数据。则每个基带码元传输时需要的编码数量是:3 600 Hz载波需要108个;4 400 Hz载波需要132个。36抽样点的正弦波如图3所示。

对于3 600 Hz和4 400 Hz的最终正弦波,其幅度值输出速率应分别达129.6 k Hz,158.4 k Hz。信号源采用PC104总线上的SYSCLK基准时钟信号,频率为8.29 MHz,使用该频率进行分频,分频数分别为64和52。分频部分主要由四个分频器组成,52和132分频为一组,64和108分频为一组,前者输出4 400 Hz采样脉冲及1 200 b/s速率,后者输出3 60 0Hz采样脉冲及1 200 b/s速率。结构图如图4所示。

由于两者的清零端(clr)使用非门进行控制,因此不可能同时工作,其第一级输出(52和64分频)通过或门后发送到正弦波生成器,保证后者可以连续接收脉冲,第二级输出通过或门送到数据缓冲器,通知后者1 200 b/s的数据位已经完成,需换下一位数据,则缓冲器自动装载下一位数据。全部数据发送完毕后,缓冲器空,则将缓冲器全空信号(allempt)置‘0’,等待总线查询并发送下个目标数据。

2.3.4 正弦波生成器

正弦波生成器有脉冲输入端和信号有/无效两个端口输入,当数据缓冲器正在发送数据时,会将信号无/有效(empt)置‘0’;当数据发送完毕后,信号无/有效(empt)被置‘1’,说明当前无数据发出,则正弦波生成器持续发送“1000 0000”(双极性中代表0 V电平),直至(empt)被重新置‘0’。

波形产生部分使用VHDL语言进行编写,核心代码如下[8]:

仿真结果如图5所示。

2.3.5 电路验证

在QuartusⅡ中设计、编译、下载到硬件后,生成的数据经过D/A变换,并经过滤波、放大后生成的2FSK信号如图6所示。从图6中可以看出,两种频率间过渡非常平滑,没有杂波和相位突变[9,10]。

3 结论

本文产生2FSK信号的方法是基于传统2FSK信号调制方法改进而来的,为确保生成的波形在频率转换处频率直接转换且相位连续,本文主要使用了两种方法:

(1)分频电路与波形生成电路分离保证相位连续;

(2)分频器清零方式保证两个分频器能直接切换,不会在切换时产生脉冲间隔突变。

本文所述方法经过实际电路验证,产生的调制信号连续、无杂波,能够有效提高信号传输的可靠性,减少杂波干扰。

参考文献