為什么要進(jìn)行調(diào)制？

在進(jìn)行無(wú)線通信時(shí)，基帶產(chǎn)生的信號(hào)需要通過(guò)天線發(fā)送出去，需要滿(mǎn)足一個(gè)條件，即欲發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)與天線的尺寸可比擬（通常認(rèn)為天線尺寸應(yīng)大于波長(zhǎng)的十分之一），這個(gè)信號(hào)才能通過(guò)天線發(fā)射出去。

有一個(gè)音頻信號(hào)的頻率范圍為20Hz~20KHz，則其最小波長(zhǎng)為

顯然，這么長(zhǎng)的天線是不現(xiàn)實(shí)的，所以需要采取的方法是將基帶信號(hào)的頻率提升到一個(gè)較高的頻率，這個(gè)過(guò)程就叫調(diào)制，又叫“頻譜搬移”。

模擬調(diào)制

調(diào)制分為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制，其中后面這兩者為統(tǒng)稱(chēng)角調(diào)制。

對(duì)應(yīng)的英文也就是AM（Amplitude Modulation）、FM（Frequency）、PM（Phase）。AM、FM看起來(lái)很熟悉，收音機(jī)上都見(jiàn)過(guò)。

調(diào)制還需要一個(gè)載波，載波通常是正弦信號(hào)，讓載波的某個(gè)參量（或幾個(gè)）隨調(diào)制信號(hào)（原始信號(hào)）的變化而變化的過(guò)程成為調(diào)制。本篇先只介紹AM，即幅度調(diào)制。

調(diào)制也叫頻譜搬移，載波一般是頻率較高的正弦信號(hào)，類(lèi)似于A地是裝載貨物，把貨物通過(guò)一個(gè)運(yùn)輸工具從A地到B地，B地是卸載貨物。裝載可以理解為調(diào)制，運(yùn)輸工具理解為載波，卸載理解為解調(diào)。這樣的例子不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)强梢詭椭斫狻?/p>

調(diào)制

f(t)為原始信號(hào)，coswt為載波，Sm(t)為已調(diào)信號(hào)

上述方法為調(diào)幅

解調(diào)

通常用相干解調(diào)法

數(shù)字調(diào)制

利用模擬調(diào)制來(lái)理解調(diào)制的原理，目前主要應(yīng)用都是數(shù)字調(diào)制。

使得載波的某個(gè)分量隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化的過(guò)程或方式稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。

幅度調(diào)制對(duì)應(yīng)幅移鍵控（ASK）， Amplitude Shift Keying

頻率調(diào)制對(duì)應(yīng)頻移鍵控（FSK）， Frequency Shift Keying

相位調(diào)制對(duì)應(yīng)相移鍵控（PSK）， Phase Shift Keying

本文要設(shè)計(jì)的是基于FPGA的2ASK，即二進(jìn)制幅移鍵控，BASK。

利用二進(jìn)制信號(hào)0和1來(lái)控制載波的幅度，載波在調(diào)制信號(hào)0或1的控制下或通或斷。OOK即通斷鍵控（On Off Keying）

MATLAB實(shí)現(xiàn)

clear allclose all N=2^20; dt=0.001; %ms df=1/(N*dt); %KHz T=N*dt; %截短時(shí)間 Bs=N*df/2; %系統(tǒng)帶寬 t=linspace(-T/2,T/2,N); %時(shí)域橫坐標(biāo) f=linspace(-Bs,Bs,N)+eps; %頻域橫坐標(biāo) fm=1; %模擬基帶信號(hào)頻率為1kHz fc=6; %余弦載波信號(hào)頻率為6kHz mt=cos(2*pi*fm*t); %模擬基帶信號(hào) m(mt>0)=1; %發(fā)送比特m(mt<0)=0;c=cos(2*pi*fc*t); %余弦載波信號(hào) s=m.*c; %ASK已調(diào)信號(hào) 點(diǎn)乘表示兩個(gè)矩陣對(duì)應(yīng)位置元素相乘subplot(2,1,1) plot(t,m,'LineWidth',1.2)title('輸入信號(hào)');axis([-1,+1,-0.2,1.2*max(m)]) xlabel('t (ms)')ylabel('s(t) (V)') subplot(2,1,2) plot(t,s,'LineWidth',1.2) title('2ASK調(diào)制后波形');axis([-1,+1,1.2*min(c),1.2*max(c)]) xlabel('t (ms)')ylabel('s(t) (V)')

?上述MATLAB涉及到的部分陌生函數(shù)，下面鏈接有MathWorks官網(wǎng)詳解

MATLAB 運(yùn)算符和特殊字符

MATLAB axis函數(shù)

MATLAB linspace函數(shù)

Verilog實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)調(diào)用了Vivado自帶的DDS Compile IP Core，生成了一個(gè)0.625MHz的余弦信號(hào)，正弦和余弦其實(shí)在工程上貌似都叫正弦，二者只是相位不同而已。將基帶信號(hào)與載波相乘即可得到調(diào)制信號(hào)，對(duì)于數(shù)字調(diào)制而言就是用鍵控代替相乘，所以用一個(gè)選擇器來(lái)進(jìn)行通斷鍵控操作。

由撥碼開(kāi)關(guān)輸入8bit的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)為串行信號(hào)模擬基帶信號(hào)輸入，發(fā)送bit由低到高。最后通過(guò)一個(gè)二選一選擇器數(shù)據(jù)ASK調(diào)制波形。