1、孤 TOC o 1-5 h z 彖2007級(jí)學(xué)生數(shù)字通信濟(jì) 探 原理課程設(shè)計(jì)探孤數(shù)字通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課題名稱2ASK調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)院、系、部物理與電信工程系專業(yè)通信工程指導(dǎo)教師2010年1月15日一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)目的熟練掌握Quartus設(shè)計(jì)軟件的使用以及VHDL這一重要的硬件描述語言。進(jìn) 一步理解2ASK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。掌握利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過開關(guān) 鍵控載波實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制的方法。設(shè)計(jì)要求利用Quartus設(shè)計(jì)軟件，編寫VHDL程序，實(shí)現(xiàn)2ASK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。 并進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果。指導(dǎo)教師簽名：2010年1月15日二、指導(dǎo)教師評(píng)語：指導(dǎo)教師簽名：20

2、10年1月15日三、成績(jī)驗(yàn)收蓋章2010年1月15日2ASK調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)目的熟練掌握Quartus設(shè)計(jì)軟件的使用以及VHDL這一重要的硬件描述語言。進(jìn) 一步理解2ASK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)過程。掌握利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過 開關(guān)鍵控載波實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制的方法。2設(shè)計(jì)原理2ASK 調(diào)制振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。數(shù)字信號(hào)對(duì)載波振幅調(diào)制稱為振幅鍵控即ASK (Amplitude ShiftKeying)。ASK有兩種實(shí)現(xiàn)方法：鍵控法和乘法器實(shí)現(xiàn)法。鍵控法是產(chǎn)生ASK信號(hào)的一種方法。在2ASK中，載波的幅度只有兩種變化 狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制信息“

3、0”或“ 1”。一種常用的、也是最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制振 幅鍵控方式稱為通-斷鍵控(On Off Keying)。所以2ASK又稱為通斷控制(OOK)。 最典型的實(shí)現(xiàn)方法是用一個(gè)電鍵來控制載波振蕩器的輸出而獲得。圖1.1所示是 該方法的原理框圖。 UASK(t)圖1.1 鍵控法產(chǎn)生ASK信號(hào)原理框圖另一種方法是乘法器實(shí)現(xiàn)法，其輸入是隨機(jī)信息序列，經(jīng)過基帶信號(hào)形成器, 產(chǎn)生波形序列，乘法器用來進(jìn)行頻譜搬移，相乘后的信號(hào)通過帶通濾波器濾除高 頻諧波和低頻干擾。帶通濾波器的輸出是振幅鍵控信號(hào)。乘法器常采用環(huán)形調(diào)制 TO 方器。為適應(yīng)自動(dòng)發(fā)送高速數(shù)據(jù)的要求，鍵控法中的電鍵可以利用各種形式的受基 帶信號(hào)控制的電

4、子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，代替電鍵產(chǎn)生ASK信號(hào)，圖1.2所示就是以數(shù)字 電路實(shí)現(xiàn)鍵控產(chǎn)生ASK信號(hào)的實(shí)例。該電路是用基帶信號(hào)控制與非門的開閉，實(shí)現(xiàn)ASK調(diào)制，產(chǎn)生u (t)信號(hào)。振幅鍵控信號(hào)解調(diào)有兩種方法，即同步解調(diào)法和包絡(luò)解調(diào)法。包絡(luò)解調(diào)是 一種非相干解調(diào)，原理框圖如圖1.3所示。圖1.3 ASK包絡(luò)解調(diào)原理框圖同步解調(diào)也稱相干解調(diào)，u (t)信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器抑制來自信道的帶外ASK干擾，乘法器進(jìn)行頻譜反向搬移，以恢復(fù)基帶信號(hào)。低通濾波器用來抑制相乘器產(chǎn)生的咼次諧波干擾。相干解調(diào)組成方框圖如圖1.4所示圖1.4相干解調(diào)器原理框圖3設(shè)計(jì)步驟1.分析2ASK信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理，設(shè)計(jì)2ASK調(diào)制解調(diào)產(chǎn)生程序

5、流程，編寫 實(shí)現(xiàn)2ASK調(diào)制與解調(diào)的VHDL語言程序。2分別對(duì)調(diào)制與解調(diào)程序進(jìn)行編譯。生成調(diào)制解調(diào)器然后進(jìn)行仿真。包括建 立波形文件、輸入信號(hào)節(jié)點(diǎn)、設(shè)置波形參量、編輯輸入信號(hào)、保存波形文件、運(yùn) 行仿真器等過程。完成仿真后分析仿真波形并記錄。4程序設(shè)計(jì)2ASK調(diào)制VHDL程序library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity PL_ASK isport(clk:in std_logic;-系統(tǒng)時(shí)鐘start:in std_logic

6、;-開始調(diào)制信號(hào)x:in std_logic;-基帶信號(hào)y:out std_logic);-調(diào)制信號(hào)end PL_ASK;architecture behav of PL_ASK issignal q:integer range 0 to 3;-分頻計(jì)數(shù)器signal f :std_logic;一載波信號(hào)beginprocess(clk)beginif clkevent and clk=T thenif start=0 then q=0;elsif q=1 then fv=1;qv=q+1; -改變q后面數(shù)字的大小，就可以改變載波信號(hào)的占空比 elsif q=3 then fv=O;qv=O;

7、-改變q后面數(shù)字的大小，則改變載波信號(hào)的頻率 else fv=0;qv=q+1;end if;end if;end process;yv=x and f;-對(duì)基帶碼進(jìn)行調(diào)制end behav;2ASK解調(diào)VHDL程序library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity PL_ASK2 isport(clk:in std_logic;-系統(tǒng)時(shí)鐘start:in std_logic;-同步信號(hào)x:in std_logic;-調(diào)制信號(hào)y:

8、out std_logic);-基帶信號(hào)end PL_ASK2;architecture behav of PL_ASK2 is-計(jì)數(shù)器-寄存x信號(hào)-計(jì)xx的脈沖數(shù)-對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行q分頻-elk上升沿時(shí)，把x信號(hào)賦給中間信號(hào)xx-if語句完成q的循環(huán)計(jì)數(shù)signal q:integer range 0 to 11;signal xx:std_logic;signal m:integer range 0 to 5;beginprocess(clk)beginif clkevent and clk=T then xx=x;if start=0 then q=0;elsif q=11 then q=

9、0;else qv=q+1;end if;end if;-此進(jìn)程完成ASK解調(diào)end process;process(xx,q)beginif q=11 then m=0;-m計(jì)數(shù)器清零elsif q=10 thenif m=3 then y=0;-if語句通過對(duì)m大小，來判決y輸出的電平else yv=T;end if;elsif xxevent and xx=lthen mv=m+l;-計(jì) xx 信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)end if;end process;end behav;5仿真圖及分析當(dāng)starts高電平時(shí)，進(jìn)行制Name:Valu5.Ous10.Ous 15.Ous 20.Ous25.Ous

10、30.Ous 35.Ous40.Ous45.Ous 5C5.1 2ASK調(diào)制VHDL仿真圖如圖5.1及局部放大圖5.2_/ elk_ start3II L0H301 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 EOTMOTETOmEL載波雇系統(tǒng)時(shí)鐘經(jīng)過q=4分頻得到的。圖5.1 2ASK調(diào)制VHDL仿真圖圖5.2 2ASK調(diào)制仿真局部放大圖Name:2ASK解調(diào)VHDL仿真圖如圖5.3及局部放大圖5.4hnnnnnnnnnnnnnnnnnnnmnn0 1當(dāng)怡件曲高電平I吋，進(jìn)行調(diào)1IIIW!1CDO JOT 01 1 0 0 1 0 0 1wommxxmmmmm1 .Ous2.Ous3.Ous4.

11、Ous5.OusValue_廠 elk_廠 start圖5.3 2ASK解調(diào)VHDL仿真圖Name:Valuetn100.0ns200.0ns300.0ns400.0ns500.0ns600.0ns700.0ns8C當(dāng)start高電平時(shí)，WASK調(diào)注：a.在q=11時(shí)，m清零。在q=10時(shí)，根據(jù)m的大小，進(jìn)行對(duì)輸出基帶信號(hào)y的電平的判決。在q為其它時(shí)，m計(jì)xx （x信號(hào)的寄存器）的脈沖數(shù)。輸出的基帶信號(hào)y滯后輸入的調(diào)制信號(hào)x 10個(gè)clk圖5.4 2ASK解調(diào)仿真局部放大圖5.3仿真結(jié)果分析從調(diào)制仿真圖中可以看到數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，載波頻率和初始相 位保持不變。符號(hào)“1”和“0”分別表

12、示有電壓和沒有電壓。并且調(diào)制后的信號(hào) 滯后于輸入基帶信號(hào)一個(gè)elk時(shí)間。從解調(diào)仿真圖可以看到，已調(diào)信號(hào)經(jīng)解調(diào)后 還原成基帶信號(hào)。已調(diào)信號(hào)有電壓時(shí)解調(diào)為“1”，沒有信號(hào)時(shí)解調(diào)為“0”。且滯 后輸入的調(diào)制信號(hào)10個(gè)elk時(shí)間。6設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次通信原理課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，我進(jìn)一步掌握了 Quartus設(shè)計(jì)仿真軟件以 及VHDL硬件描述語言的使用方法。理解了 2ASK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)以及其硬件實(shí) 現(xiàn)過程。加深了對(duì)通信原理這門課程的認(rèn)識(shí)。通過此次課程設(shè)計(jì)，認(rèn)識(shí)到課堂上 學(xué)到的知識(shí)只有經(jīng)過實(shí)踐，才能掌握和利用，體現(xiàn)出它的價(jià)值。也讓我明白了動(dòng) 手能力培養(yǎng)的重要性。此外，在本次課程設(shè)計(jì)中，我也深深認(rèn)識(shí)到掌握一種專業(yè) 仿真軟件的使用是大學(xué)生應(yīng)該具備的重要技能。7心得與體會(huì)在設(shè)計(jì)過程中，獲得的最大體會(huì)是學(xué)習(xí)需要課外知識(shí)的補(bǔ)充。查閱課外有 關(guān)資料是非常必要的。與此同時(shí)，遇到問題自己找方法解決，鍛煉了自己解決實(shí) 際問題的能力；不懂的地方向老師同學(xué)虛心請(qǐng)教。設(shè)計(jì)過程中老師和同學(xué)的幫助 讓我獲益匪淺。也認(rèn)識(shí)到動(dòng)手操作能力和掌握一門專業(yè)仿