基于FPGA的多模式调制系统设计

杨 湲，肖顺文

(西华师范大学 电子信息工程学院，四川 南充 637009)

1 前 言

信号在传输的过程中，若不经过调制，由于其频率较低，那么在信道中传输易受外界干扰，则可能会导致信息成分丢失，最后在接收端错误译码[1-3]。所以对于远距离传输信息而言，调制是不可避免的[3]。常见的三种数字调制方式是ASK、FSK和PSK调制[1-3]，其他各种调制方法都是以上方法的改进或组合[1-3]。因此本设计针对这3类调制方式进行研究[3]。本设计采用键控法来实现上述数字脉冲调制[2-3]。

2 硬件电路设计及分析

本设计的调制系统包括6种调制方式，分别是2FSK、4FSK、2PSK、4PSK、2ASK、4ASK调制方式[3-4]。

2.1 2FSK调制硬件电路

2FSK调制硬件电路如图1所示，其设计过程参考文献[2-3]，clk是100MHz的时钟信号，clr是清零信号，sel是使能信号，高电平有效[3]。2fsk_f1，2fsk_f2是由时钟分频得到，频率分别为12.5MHz，3.3MHz[3]。若使能有效，当s为0、1时，分别输出2fsk_f1、2fsk_f2[2-4]。

2.2 4FSK调制硬件电路

4FSK调制硬件电路如图2所示，其设计过程参考文献[3]：4fsk_f1，4fsk_f2，4fsk_f3，4fsk_f4分别为12.5MHz ，8.3MHz，5.55MHz，3.3MHz载波[3]。若使能有效，当s为00，则输出4fsk_f1；s为01，则输出4fsk_f2；s为10，则输出4fsk_f3；s为11，则输出4fsk_f4[3]。

2.3 2PSK调制硬件电路

2PSK调制硬件电路如图3所示，其设计过程参考文献[3]，2psk_f1和2psk_f2是两路相位差为180度的载波[1-3]。若使能有效,当s为0，则将2psk_f1输出，s为1，则将2psk_f2输出[1-3]。

2.4 4PSK调制硬件电路

4PSK调制硬件电路如图4所示，其设计过程参考文献[3]，psk4_f1，psk4_f2，psk4_f3，psk4_f4是相位为0，90，180，270度的载波[3]。若使能有效，当s为00，01，10，11，则分别输出psk4_f1，psk4_f2，psk4_f3，psk4_f4[1-3]。

2.5 2ASK调制硬件电路

2ASK调制硬件电路如图5所示：Ask2_jishuqi1输出3.3MHz载波,由时钟分频得到[3]。若使能有效，当s为0，则输出0，否则输出3.3MHz载波[3]。

2.6 4ASK调制硬件电路

4ASK调制硬件电路如图6所示：4ASK调制可以看做4个 2ASK调制信号的叠加，因此4ASK调制电路可由4个ask2模块构成[3-4]。

2.7 调制系统设计

调制系统硬件电路如图7所示：clk是时钟信号，clr是清零信号，s[3..0]是基带信号，sel[5..0]是使能信号，2fsk，4fsk，2psk，4psk，2ask，4ask分别是输出的调制信号[2-4]。

3 仿真结果

3.1 2FSK调制仿真

2FSK调制是对载波的频率进行调制，其仿真如图8所示：s[0]为输入的基带信号，sel[0]为使能信号，若使能有效，当s[0]分别为0、1时，2fsk信号分别输出2种频率，因此实现了2FSK调制[2-7]。

3.2 4FSK调制仿真

4FSK调制是对载波的频率进行调制，其仿真如图9所示：s[1..0]为输入的基带信号，sel[1]为使能信号，若使能有效，当s[1..0]分别为0、1、2、3时，4fsk信号分别输出4种频率，因此实现了4FSK调制[3,8-10]。

3.3 2PSK调制仿真

2PSK调制是对载波的相位进行调制，其仿真如图10所示：s[0]为输入的基带信号，sel[2]为使能信号，若使能有效，当s[0]分别为0、1时，2psk的相位有2种取值，分别为0，180度，因此实现了2PSK调制[3,9-10]。

3.4 4PSK调制仿真

4PSK调制是对载波的相位进行调制，其仿真如图11所示：s[1..0]为输入的基带信号,sel[3]为使能信号，若使能有效，当基带信号分别为0、1、2、3时，4psk信号的相位有4种取值，分别为0，90，180，270度，因此实现了4PSK调制[3,9-10]。

3.5 2ASK调制仿真

2ASK调制是对载波的幅度进行调制，其仿真如图12所示：s[0]作为基带信号，sel[4]为使能信号，若使能有效，当s[0]分别为0、1时，2ask信号的幅度有2种取值，分别是0和1，因此实现了2ASK调制[3,4,11]。

3.6 4ASK调制仿真

4ASK调制是对载波的幅度进行调制，其仿真如图13所示：s[1..0]为输入的基带信号，sel[5]为使能信号，若使能有效，当基带信号分别为0、1、2、3时，4ask信号的幅度有4种取值，分别是0、1、2、3，因此实现了4ASK调制[3,4,12]。

4 结 论

本文设计的调制系统包括6种调制方式，此系统在100MHz的时钟信号下，当使能信号分别为000001，000010，000100，001000，010000，100000时，能够正确地按照设置的调制模式，对载波的频率、相位、幅度进行调制，具体对应输出两种频率成分的2FSK、四种频率成分的4FSK、两种相位成分的2PSK、四种相位成分的4PSK、两种幅度成分的2ASK、四种幅度成分的4ASK信号[3,13]。