随机实验报告2ASK调制Quartus II 90 西电.docx

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随机实验报告2ASK调制QuartusII90西电

2ASK调制器的设计与实现

一、实验目的

〔1〕掌握2FSK调制的原理及实现方法；

〔2〕学习与熟悉QuratusII软件的使用；

〔3〕掌握如何应用仿真器来开发应用系统及仿真调试的过程，理解FPGA开发的根本流程。

二、实验仪器或软件

QuartusII9.0、FPGA实验板、WD990微机电源、双踪示波器。

三、实验原理

2ASK调制原理

2ASK是数字调制技术的根底，是一种实用的二进制振幅监控方式。

2ASK调制解调器系统框图如图3.1-1所示：

图3.1-12ASK调制解调器系统

3.1.1 2ASK调制器原理及波形图

在幅度键控中载波幅度是随着调制信号而变化的。

最简单的形式是载波在二进制调制信号1或0的控制之下通或断。

典型的波形如图3.1-2所示：

图3.1-22ASK调制原理与波形

3.1.2实验步骤

2ASK调制器的调制器电路如图3.1-3所示：

图3.1-32ASK调制器电路

1m序列信号：

设计一个周期为15的M序列作为基带信号〔信源〕〔见例1〕。

信源码率5000bit/s。

2时钟信号：

由实验板提供20MHz时钟clk，仿真时可设20MHz时钟分频。

③Start信号：

开场信号。

在实验板中需要硬件实现。

Start信号波形图如下:

3分频器：

编写一个通用的奇偶通用分频程序。

分频次数与载波频率有关。

本实验用数字电路完成分频器设计。

4计数器：

使用QuartusⅡ中的lpm_counter器件实现。

5开关电路：

由基带信号来控制它的输出。

使用QuartusⅡ中的lpm_latch器件实现。

当M序列输出为“1〞时输出“f〞，为“0〞时输出“0“。

3.1.3测试．

按系统方框图，模块化设计，在顶层文件中调用各模块，最终完成一个2ASK调制器。

实现此系统可分3步完成：

1电路设计或程序设计。

2QuartusⅡ软件仿真。

3在FPGA实验板中下载并用示波器观察2ASK调制信号。

四、实验结果及分析

第一局部电路图

图3.1.1分频器

分频器的设计：

采用Verilog语言编写程序，再转换为逻辑符号，接入总电路中。

由于分频器是奇偶通用的，就需要统计时钟上下边沿，其中N便是N分频，M是控制占空比。

这里是上分频器是125分频，占空比为20%。

图3.1.2计数器以及ROM

采用查表法设计正弦信号

计数器：

由输出时钟上升沿触发，这里设置了3位的输出q[2..0]。

ROM：

时钟信号与计数器是同一时钟。

ROM的地址输入是3位的，输出是8位bit的输出。

ROM存储的值如图3.1.3所示。

图3.2.4ROM存储的值

给定的载波为正弦波。

设S（x）=sin（x），令x=0，得到第一个样值，X=45得到第二个样值等等，共获得8个样值，然后将这些样值归一化为8位带符号的有效数字。

进展8点采样，得到

0，0.707，1，0.707，0，-0.707，-1，-0.707。

叠加一个直流分量，转换为正整数

由于采用8位bit输出，乘以127。

127，217，254，217，127，37，0，37将载波的正弦波样本值存放在ROM中。

图3.1.3开关电路

Lpm_latch：

参数化锁存器。

gate端接m序列，data[7..0]端接由载波电路输出的模拟正弦信号。

输出为8位数据的2ASK调制信号

图3.1.4m序列发生器

采用74175模块按实验指导书要求完成设计，时钟信号由下分频器输出得到，输出m序列。

图3.1.52ASK调制电路

将各个模块连接后得到2ASK调制电路。

第二局部：

波形图

图3.2.120MHz时钟信号和经过上分频的波形clockDiv1

Clk为20MHz时钟信号。

上分频器采用125分频，占空比为20%。

得到分频后输出160KHz的clockDiv1波形

图3.2.220MHz时钟信号和经过下分频的波形clockDiv2

Clk为20MHz时钟信号。

上分频器采用4000分频，占空比为50%。

得到分频后输出5KHz的clockDiv2波形

图3.2.3计数器波形q

输入为160KHz的clockDiv1，上升沿触发，得到计数器波形，从0计数到7，共8位数字。

图3.2.5正弦波波形

使用查表法，通过计数器和ROM的选择得到正弦波形。

这里正弦波形的频率应为160/8=20〔KHz〕的正弦载波。

图3.2.6模拟正弦波波形

将正弦信号转换为模拟波形

图3.2.7m序列波形

输出时钟为5KHz，得到相应的m序列波形

图3.2.82ASK调制信号

经过lpm_latch参数化锁存器的选择得到2ASK调制信号

图3.2.92ASK调制信号频域及时域波形

时域波形：

由此看出在FPGA实验板上得到的2ASK波形符合预期以及仿真的结果。

M序列为0的地方，2ASK输出也为0，m序列为1的地方2ASK输出为载波。

频域波形：

观察频谱，可以看出能量主要集中在频谱主瓣上，主瓣上的锋利凸起即表示载波的频率。

主瓣带宽为10KHz。

为后续的带通滤波、解调提供根据。

五、心得体会