基于VHDL的2FSK調制解調器設計
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針對FSK信號的特點，我們可以提出基于FPGA的FSK調制器的一種實現方法-分頻法，這種方法是利用數字信號去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，產生一種相位連續的FSK信號，而且電路結構簡單，容易實現。在2FSK信號中，載波頻率隨著二元數字基帶信號(調制信號)的“1”或“O”而變化，“1”對應于頻率為f1的載波，“O”對應于頻率為f2的載波。2FSK的已調信號的時域表達式為：
2FSK信號的常用解調方法是采用非相干解調和相干解調。其解調原理是將2FSK信號分解為上下兩路2ASK信號分別進行解調，然后進行判決。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小，可以不專門設置門限。判決規則應與調制規則相呼應，調制時若規定“1”符號對應載波頻率f1，則接收時上支路的樣值較大，應判為“1”，反之則判為“0”。
2 2FSK調制器設計
2．1 分頻法實現2FSK調制器
鍵控法也常常利用數字基帶信號去控制可變分頻器的分頻比來改變輸出載波頻率，從而實現FSK的調制。實現2FSK調制的原理方框圖如圖1所示。
其中FSK調制的核心部分包括分頻器、二選一選通開關等，圖中的兩個分頻器分別產生兩路數字載波信號；二選一選通開關的作用是以基帶信號作為控制信號，當基帶信號為“0”時，選通載波f1；當基帶信號為“1”時，選通載波f2。從選通開關輸出的信號就是數字FSK信號。這里的調制信號為數字信號。
2．2 仿真結果
整個設計使用VHDL語言編寫，以EPM7032LC44-15為下載的目標芯片，在MAX+PLUSⅡ軟件平臺上進行布局布線后進行波形仿真，其中clk為輸入主時鐘信號；start為起始信號，當start為“1”的時候，開始解調；q1為載波信號f1的分頻計數器，q2為載波信號 f2的分頻計數器：f1、f2為載波信號；x為基帶信號：y為經過FSK調制器后的調制信號；當輸入的基帶信號x='O'時，輸出的調制信號y為f1，當輸入的基帶信號x='1'時，輸出的調制信號y為f2。仿真結果如圖2所示。
3 2FSK解調器設計
3．1 分頻法實現2FSK解調器
過零檢測法與其他方法比較，最明顯的優點就是結構簡單、易于實現，而且對增益起伏不敏感，特別適用于數字化實現。它是一種經濟、實用的最佳數字解調方法。其方框圖如圖3所示。
它利用信號波形在單位時間內與零電平軸交叉的次數來測定信號頻率。輸入的已調信號經限幅放大后成為矩形脈沖波，再經微分電路得到雙向尖脈沖，然后整流得到單向尖脈沖，每個尖脈沖代表信號的一個過零點，尖脈沖重復的頻率是信號頻率的兩倍。將尖脈沖去觸發一單穩態電路，產生一定寬度的矩形脈沖序列，該序列的平均分量與脈沖重復頻率，即輸入頻率信號成正比。所以經過低通濾波器的輸出平均量的變化反映了輸入信號的變化，這樣就完成了頻率一幅度的變換，把碼元“1” 與“0”在幅度上區分開來，恢復出數字基帶信號。實現2FSK解調器的原理方框圖如圖4所示。
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