1、FSK信號(hào)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(qiáng)，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(lái)傳遞數(shù)字信息，符號(hào)1對(duì)應(yīng)某個(gè)載頻，符號(hào)0對(duì)應(yīng)某個(gè)載頻，頻率之間的改變瞬間完成的，根據(jù)碼元轉(zhuǎn)換時(shí)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(jiǎn)單的是二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)，如下是連續(xù)相位的2FSK信號(hào)的波形。

波形分別用來(lái)傳輸數(shù)字1和0，信號(hào)可以看成是載頻為f1和f2的兩個(gè)振幅鍵控信號(hào)的合成，2FSK信號(hào)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(hào)的MATLAB仿真

在matlab中仿真具有連續(xù)相位的2FSK調(diào)制信號(hào):

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

基帶信號(hào)符號(hào)速率Rb =1MHz。

載波信號(hào)頻率fc =6MHz。

采樣頻率fs =32*Rb。

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

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

3、FSK調(diào)制信號(hào)的FPGA實(shí)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(hào)，在FPGA中卻不會(huì)有這樣方便的函數(shù)使用，如下是產(chǎn)生2FSK信號(hào)的原理框圖

兩種方法都可以實(shí)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(shì)，這里采用一個(gè)DDS核實(shí)現(xiàn)連續(xù)相位的FSK，需要使得DDS輸出信號(hào)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(hào)的相位增量值，得到需要的信號(hào)。

根據(jù)DDS工作原理

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

計(jì)算得到相位增量，編寫(xiě)完成整個(gè)系統(tǒng)的Verilog HDL代碼后，經(jīng)測(cè)試，仿真如下：

從圖中可以看到輸出信號(hào)在符號(hào)跳變時(shí)刻仍然保持了信號(hào)相位的連續(xù)性。