标签: 调制解调器

用于LoRa Basics 2.4GHz调制解调器的SX1280开发套件是一款全球可互操作的终端节点硬件，可使用在2.4GHz ISM频段工作的专有协议堆栈对LoRa Basics调制解调器进行评估。特殊的LoRa调试方式可大大增加通信距离，具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点，适合物体跟踪、测距、无线围栏、航模遥控等物流与运输应用。 方案特点 基于SX1280无线射频收发器，本方案通过车规级温补晶振（TCXO）与收发器的的XTA输入形成AC耦合，输出一个削边的0.8V正弦波。方案工作频段2.4~2.5GHz，工作电压1.8~3.7V，发射功率12.5dBm，接收灵敏度高达-132dBm，有效通讯距离可达1~2Km（可视距离）。该终端模块兼容BLE物理层，自带测距引擎支持TOF（Time-of-flight）功能，SPI通信接口可直接连接各种单片机使用，软件编程非常方便。 方案的RF信号路径没有采用由分立RF元件组成的滤波电路，而是选择了一个中等功率的L、S波段SPDT射频开关IC CG2214M6，这样就消除了潜在的RF干扰，提高了系统接收灵敏度和布线灵活度也不会影响RFIO引脚的DC偏压，这个偏压是IC内部电路的重要电压。 远距离低功耗2.4 GHz无线射频收发器SX1280带测距功能，可在2.4GHz频段内进行超长距离通信，并具有线性度，可承受严重干扰，保证系统在WIFI的强干扰下依然可以保持良好的通讯效果： （1）扩频：LoRa是一种扩频调制技术，在没有干扰的情况下等同于在噪声下的接收，在有共信道干扰的情况下等同于接收比干扰信号弱的所需信号功率的能力。 （2）低带宽：减少带宽有两个好处。较低的带宽减少了相邻信号的影响，从而降低了成为干扰受害者的可能性。 （3）前向纠错和交织技术：前向错误纠正允许在信息中引入冗余信息，允许修改和恢复损坏的有限位元。 （4）部分符号损失免疫：提供巨大的抗干扰能力，在某些情况下超过100分贝。 芯齐齐BOM分析 方案核心器件包括SX1280无线射频收发器、NX2016SA温补晶振、CG2214M6射频开关、NC7SZ04 UHS转换器、SX9306接近传感器、MAX-7Q GNSS接收模块等。 芯齐齐BOM分析工具显示，SX1280无线射频收发器工作频段为2.4-2.5GHzMHz，发射功率为12.5dBm，具有超高接收灵敏度为-132dBm，有效通讯距离可达到2Km（可视距离）。SX1280采用4x4mm VQFN24封装，自带测距引擎，支持收发一体，支持TOF(Time-of-flight)功能。 CG2214M6是采用6引脚小型无引线迷你(1.5mm x 1.1mm x 0.55mm)封装的pHEMT GaAs SPDT射频开关IC，工作频率0.05-3.0GHz，控制电压6V，输入功率+33dBm，用于802.11b/g/n/ac应用。 NX2016SA TCXO是来自NDK的超小薄型(2.0×1.6×0.45mm) 车规级温补晶振，总频差小于±10ppm，负载电容10pF。NX2016SA在极端严酷的环境条件下也能发挥稳定的起振特性，具有耐热、耐振、耐撞击等优良的耐环境特性，工艺上满足无铅焊接的回流温度曲线要求，符合AEC-Q200标准。 NC7SZ04P5X变换器来自ONSemi，电源电压1.65-5.5V，高电平输出电流-32mA，低电平输出电流32mA。 SX9306IULTRT是来自Semtech的近程低功耗容性接近传感器，采用3x3mm VQFN20封装，最大频率400kHz，工作电源电压2.7-5.5V，工作电源电流170uA。 MMA8451Q是来自NXP的智能低功耗3轴容性数字加速度计，电源电压1.95V-3.6V，接口电压1.6V-3.6V，动态替代满刻度为±2g /±4g /±8g，输出数据速率（ODR）从1.56Hz到800Hz。MMA8451Q采用3x3x1mm QFN封装，具有14位分辨率，监视事件并在不活动期间保持低功耗模式，用于实时方向检测（虚拟现实和游戏3D用户位置反馈）、实时活动分析（计步器步数），以及便携式产品省电的运动检测、冲击和振动监控等。 PCB布线时，电容器C0、C1、C2、C3、C4、C14、C15、C18、C19、C21、C22、C32、C36选择0402规格50V耐压的C0G介质MLCC，跳线全部采用0欧姆电阻器，对电路标号R2、R5、R6、R11、R13、R15、R19、R24、R25、R36、R38、R41、R47、R48、R49、R50、R51、R52。

载波聚合: 使整体胜于其各部分的总和 五年后的从最初的商业推出的长期演进（LTE）, 到最新的第四代蜂窝技术, 为设备例如智能手机与平板电脑支持着完整的移动性连接，很显然，消费者对更快速度和更低的延迟连接的需求还未满足，事实上反而还在增加。鉴于下一代技术，如LTE可实现或启用，从高清视频流，到以无处不在的快速接入以云端技术为基础的信息，可看到现在消费者对于他们的移动设备和网络的要求比以往还要更高。 高清内容是这种需求增长的一个典型的例子。是由什么启动呢？是因为消费者已习惯看高清电影，视频和其他内容，已经演变成一个习惯性的高需求用于上传用户生成的内容，不仅在高清，而且也在诸如4K的分辨率上启用与享用，以及用在消耗更大屏幕显示例如用在支持4K以上的电视。高清内容消费的最初需求已是够用于解决指数倍增增长的信息下行，但由其带来的用户产生的内容增长使得上行也更具有挑战性。复合性双向的信息传送增长，高清和4K内容的文件也随着增长， 造成需要更高容量的带宽和更低的延迟性能以确保消费者不会花费太多时间等待在上传或下载自己的照片或影像。由于LTE的初步能力可提供较大的文件，不仅是消费者，而且网站设计师也纷纷开始再增加图像和影像的分辨率， 因而进一步增加了网路的需求与负担。 这仅仅是一个例子，现在，消费者已活在其数码世界中以高清快速分享和使用其信息与内容，况且， 也期盼现有服务提供商与设备能符合或接近需求。这种使用情况动态创建的需求正在迅速超越LTE基本功能，并拉动行业继续提供更有利的能力与技术以满足消费者的高清生活的要求。 因此，载波聚合可以帮助了解LTE的下一阶进化，IHS公司提供一系列的载波聚合见解，进一步探讨最新的发展，和针对对移动网络操作商（MNO），设备OEM与最终消费者的影响。本文是本系列中的第一份发行。 【 分页导航 】 • 第1页： 载波聚合: 使整体胜于各部分总和 • 第2页： 探索的关键领域 • 第3页： 载波聚合技术：这是什么呢？ • 第4页： MNOs和消费者的最终胜利 • 第5页： 忽略载波聚合技术的风险 • 第6页： 理论 vs 现实 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 探索的关键领域 在一系列的过程中，IHS将探讨以下内容： 什么是载波聚合？它是如何可以帮助MNO们和OEM们，以及如何以最佳方式传达知识给予不太了解其技术复杂性的消费者？ 在采用循环中，目前载波聚合所占的位置是哪里？这是否是真的还是仍然只是一个理论上的概念？ 什么是载波聚合接着下来的作为，以及其在实现高清晰度生活中所扮演的角色？ 【 分页导航 】 • 第1页： 载波聚合: 使整体胜于各部分总和 • 第2页： 探索的关键领域 • 第3页： 载波聚合技术：这是什么呢？ • 第4页： MNOs和消费者的最终胜利 • 第5页： 忽略载波聚合技术的风险 • 第6页： 理论 vs 现实 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 载波聚合技术：这是什么呢？ 于第三代网络相比，LTE的主要优点是带宽的提高，延迟的减少和改进的频谱效率。然而，这些益处，相对于HSPA +还未完全实现，直到信道带宽被使用高于10兆赫。在10兆赫的信道宽度， 与HSPA + 同时相比，LTE的性能可以说是勉强比较好些。因此，为了优化用户体验以及运营商的投资回报构建出LTE网络，出现了查找使用15，20，40，甚至60兆赫以上频道方式的需求。不幸的是，由于现有许可的频谱使用量，大多数国家的频谱规划都不允许接近20兆赫的信道。另外，即使它确实有，该技术本身最大的单信道带宽只具有的20兆赫。因此，要让特定应用程序或网络设计需要的40或60兆赫，是必须使用载波聚合技术。这就是载波聚合，在LTE标准的第10版中引入的原因。在最简单的形式中，载波聚合可使启用设备将2个，更小的，和非连续的信道合并到一个较大的信道，此信道的优点是和相同尺寸较大的邻接信道相同。然而，如在有关LTE中最多的事，实施载波聚合将不局限于此最基本的形式。设计使得载波聚合将需要考虑到许多不同类型的信道组合，其中包括了但不局限于： 多达5个相同或不同带宽的聚集频道; 在同一频带里有数个不相邻频道（即全部在700兆赫频段以内）; 数个使用相同频带相邻频道- 通常是在试图达到40和60兆赫的组合时使用，但是也可以和具有较小的带宽的一起使用; 从2个不同的频带的频道，但是，从两者都是处于频谱的高端（一个频道是从1.9GHz的频带和另一个从2.1GHz的频带）; 从2个不同的频带的频道，但只有一个从频谱的低端，而另一个从频谱的高端是（一个频道从700MHz频段和另一个从2.1GHz频带）; 后两种情况都是同一类型的带间载波聚合，但值得一提是，它们离聚集信道越远，将导致调制解调器为了解决这些RF信号中不同的物理特性，使设计更加复杂化。 聚集频道的数量及其个别带宽数会导致在理论中不同的最高速度，然后决定LTE用户设备（UE）所支持的种类。下面列表提供了载波聚合的组合和其中能使用 LTE UE 种类的一些例子。 一旦结合，聚集的信道通常会得到比一般单独行动，但拥有同样数目的频道的表现的更好，尤其是对于突发流量的数据。除了其他的原因，这是由于聚集的信道能够分享信号和开销控制，及与不同的RF特性相关的信增益，环境，还有聚集频道的传播路径。 载波聚合其中一个挑战是为了正确实施，在LTE基本功能和后续的专业知识里奠定坚实的基础，由于每一级更高的类别上实现前一类建筑是需要的。这种类型的能力，在以前的分类建筑只能通过多年迭代的工程和设计开发。幸运的是，正当LTE不断成熟和实现其长期发展的承诺。现在消费者也开始从一些供应商的芯片组，设备和基础设施设备看到商用解决方案。 【 分页导航 】 • 第1页： 载波聚合: 使整体胜于各部分总和 • 第2页： 探索的关键领域 • 第3页： 载波聚合技术：这是什么呢？ • 第4页： MNOs和消费者的最终胜利 • 第5页： 忽略载波聚合技术的风险 • 第6页： 理论 vs 现实 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 载波聚合：MNOs和消费者的最终胜利 由于在上行链路和下行链路的消费需求快速增长，频谱资源的稀缺性以及具有竞争力的价格压力限制收入增长，MNOs急于寻找更有效的方法使用他们已经拥有的频谱以提供更高的数据速率和更低的延迟，同时并没有增加他们成本基础–或者至少，如果他们需要投资新的频谱以实现CA，在这样一个资本支出的投资回报率将超过网络容量和性能提升，竞争力和用户体验方面的回收。由于固有的技术改进，从调制方案的纠错与信令和编码效率，LTE和随后的每一个更高类别的载波聚合为上行链路和下行链路提供了更高频谱效率。因此，当MNO实践越来越高水平的载波聚合，在提供相同或甚至更高的性能给最终消费者时，享有更低的每位成本。 对于消费者来说，每个高水平CA启动的更高的吞吐量和低延迟，不仅使某些实时应用可能发生，而且也增加其可用性。例如，4K视频流可能在前几代版本里出现。然而，如果消费者必须等待多分钟让足够的内容以在本地存储缓冲足够的数据来开始播放视频，然后又在5分钟或10分钟要等待更多的缓冲的发生，消费者体验就会降低到连这样的服务变得不可用了。此外，考虑到在传输和接收数据的过程中，移动设备的电源是最常用的，增加对调制解调器启用周期时间使这糟糕的用户体验，将大大减少电池寿命而导致更进一步的降低整体经验。与此相反，CA减少了缓冲时间，以及减少手机调制解调器使用的实际上发送和接收的时间。 这个在多个方面改进的用户体验的例子，，会导致MNOs较低的流失率(计算一个MNO在竞争里，丧失了的用户人数) 和最终增加消费者使用的数据量，从而推进它们更高的数据资费水平。 我要注明的，这只是一个移动网络运营商和最终消费者都得益的例子。随着消费者越来越多地使用其他服务和需要实时或近实时通信的应用程序如以云端为基础的服务，将更有充分的理由，使CA从一个选择性的使用变成一种需要。 【 分页导航 】 • 第1页： 载波聚合: 使整体胜于各部分总和 • 第2页： 探索的关键领域 • 第3页： 载波聚合技术：这是什么呢？ • 第4页： MNOs和消费者的最终胜利 • 第5页： 忽略载波聚合技术的风险 • 第6页： 理论 vs 现实 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 原厂设备制造商们: 忽略载波聚合(CA)技术的风险 由于，为了无线电的调制解调器设计，而增加了元件的容度，并且实际上并非所有芯片供应商都具有商业化的CA技术，因此此技术通常被认为是一种仅适用于高端设备和某些已经取舍其他功能的少数中端手机里的特点。然而，在过去的12至18个月里，芯片供应商已相继在市场推出了解决方案，已让CA能为不同层面的手机，从高端到低端，或者是中端的，专门设计不同类别的功能。 因此，现在不仅是小区域OEM开始在他们的进度表规划和实施CA，但IHS预计，就算没有此进度表，跨界且不管是针对最高革新阶段，或者是低成本，生命周期短设备的OEM，都会因在下一个设计周期里觉得竞争力不足，而感到压力。那些透过MNO们推销设备的OEMs已经看到这一点，因为他们已收到MNO们的上面所提到的高效率和功能更好要求的招标书(RFPs)。由于这些MNO们已开始通过那些需要CA的非技术性营销新服务向消费者推销改进的功能，即使是那些主要使用直接面向消费者渠道的OEM厂家也将开始感受到压力。由于竞争激烈，并且需在短时间内把之前所提的渠道需求推出市场，因此尽早把CA包含在当前的路线图，能在接着的设计周期里增加更多的利润。 另外，既然一样的OEMs提升了自己产品的其他功能，以增加竞争力，例如能支持更多的传感器，高分辨率相机，大屏幕显示等，显然的通过启用LTE的广域网连通性保持速率是当务之急，以确保当生产和消费内容，或者使用那些需要实时连接到云端的应用时，不会降低用户体验。这将是持续性的与今天和未来所提供的新一代应用和服务一同成长的一种趋势。 【 分页导航 】 • 第1页： 载波聚合: 使整体胜于各部分总和 • 第2页： 探索的关键领域 • 第3页： 载波聚合技术：这是什么呢？ • 第4页： MNOs和消费者的最终胜利 • 第5页： 忽略载波聚合技术的风险 • 第6页： 理论 vs 现实 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 理论 vs 现实 很明显的，为了实现现今消费者所需的高清晰度的生活方式，CA是一个关键的进化步骤。但事实上有多么真实呢？在真正的蜂窝设备里，当涉及到先进功能时，往往出现鸡生蛋还是蛋生鸡的说法。即使该设备有可支持的能力，但其所使用的网络能否这样做呢？另一方面，假设MNO们为支持该功能，而在建立基础设施上投入了资金和时间，届时是否有配备将利用此功能的先天优势，进而让MNO们的投资得到回报呢？ 在接着的LTE载波聚合见解的发行里，IHS将探索在大家在可用商业化的CA技术行业里所占的位置。也许还能解答，您的策略是否已经站稳脚步，还是已经在市场曲线里落后了？ 【 分页导航 】 • 第1页： 载波聚合: 使整体胜于各部分总和 • 第2页： 探索的关键领域 • 第3页： 载波聚合技术：这是什么呢？ • 第4页： MNOs和消费者的最终胜利 • 第5页： 忽略载波聚合技术的风险 • 第6页： 理论 vs 现实 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

据PCWorld报道，英伟达将放弃移动设备市场出售3G和LTE调制解调器业务。英伟达周二表示，将在2016财年第二季度前关闭Icera调制解调器业务，并出售其资产。英伟达将许可第三方的调制解调器技术，为其Tegra芯片搭配LTE连接技术。 2011年，当英伟达斥资3.67亿美元(约合人民币22.44亿元)收购Icera的调制解调器业务时，人们一度对其前景非常看好。 如今却沦落成打包出售的处理品，当年的小甜甜是如何变成牛夫人的呢？我们来看一下。   一、当年的小甜甜 2011年距离现在并不算太远，我们回顾一下当年的形势。当年nVIDIA在桌面已经君临天下，同时非常看好移动领域的发展(这是绝对正确的，2011年移动领域确实潜力满满) 在从单核心到双核心手机的过渡中，nVIDIA首先开发出来Tagra2处理器，并且获得摩托罗拉的选用。而当年的高通还是一家提供基带的厂商，当年的MTK刚刚从WM的泥潭中爬出来，还没有学会安卓怎么玩，整个移动领域市场潜力非常巨大。 而nVIDIA当年只有应用处理器技术，没有基带处理器技术，无法单独作为智能手机或者平板的处理器，它还需要第三方的基带芯片配合，这让nVIDIA很不爽。 因为在PC平台，nVIDIA有过惨痛的历史教训。 NVIDIA从创立开始，做的是显示芯片，靠技术，靠速度，在早年的3d芯片战国时代脱颖而出。 当Intel开始推集成显卡之后，显卡被集成了，于是NVIDIA不得不推出了芯片组业务。几代之后，NVIDIA的芯片组做的非常出色，即使不算集成显卡，单纯说芯片组功能，无论是Intel平台还是Amd平台，nVIDAI都不逊于原厂产品。 但是，几年后AMD收购了ATI，Intel的CPU开始集成GPU，对手做了一个从CPU到芯片组再到GPU的平台，nVIDIA发现自己技术领先拯救不了被边缘化的地位。 你的产品做的再好，也是基于竞争对手的平台，对方一旦加以限制和不公平竞争，华丽的大厦就瞬间倒塌了。 而在移动领域，平台是基带芯片，当年的高通正在推出基带和应用处理器一体的解决方案(也就是后来小米用的芯片)，单独做应用处理器做得再好也无法竞争，这就需要收购一家做基带处理器的来完成融合，做自己的平台。 于是，nVIDIA看上了小甜甜Icera。这家公司2003年完成首轮融资，2005年就开始做基带芯片。在2009年的第三方测试当中，它的Livanto系列芯片性能最优，超过爱立信和高通。其完整的基带和射频生产线。恰好可以弥补NVIDIA的不足。 这桩交易当时看起来很有点天作之合的意思，如果一切顺利，nVIDIA在收购Icera后能在短期内推出整合的SOC，那么在智能手机大发展的2012年、2013年，nVIDIA将和高通、MTK展开激烈竞争，而当年的nVIDIA在双核、四核上都比高通快一年，胜算很大。一切看起来都很美好。 二、拖延症发作的nVIDIA 理想很丰满，而现实总是很骨感。2011年5月，nVIDIA收购了Icera，当时nVIDIA还在做Tegra2，Tegra3还在开发之中。 而直到2015年5月，Tegra3、Tegra4、TegraK1、TegraX1四代产品都过去了，nVIDIA依然没有完成基带和应用处理器的整合。 而市场一日千里，虽然高通起步晚，但是到了2012年，高通的8260就已经展露头角，到了骁龙800就俨然是王者归来了。 MTK也没有闲着，从MT6577开始渐入佳境，到了MT6589初步奠定江湖地位，当年的丑小鸭已经是白天鹅了。 更让nVIDIA尴尬的，本来基础极弱的华为海思都在2014年拿出来了麒麟920这种高端性能，集成基带的SOC，而起点高很多的nVIDIA还没有看到成果。 到了2015年，从最低端的展讯、联芯到高端的高通、三星，市场上基本已经没有空隙了。即使nVIDIA完成了研发，也只能当一个市场份额不断萎缩的后来者，继续投入意义已经不大了。 长达4年的拖延，让一个极有希望的项目变成了昨日黄花，小甜甜变成了牛夫人，拖延症害死了nVIDIA，也害死了Icera。 当然，拖延症不是nVIDIA一家，Intel在2010年收购英飞凌，也是直到2015年才在瑞芯微的帮助下拿出来整合基带的低成本方案，还是3G的，4G得再等几个月，这两家可谓是难兄难弟，他们都错过了这一轮移动浪潮。 三、退一步海阔天空 对nVIDIA来说，在移动领域起大早赶晚集虽然有些令人遗憾，但是失去的就是失去了。 到了2015年，壮士断腕虽然疼，但是也不失为一个选择，因为nVIDIA找到了新的金矿。 最近两年，随着智能手机和平板电脑价格快速下跌，中国芯片厂商的加入，芯片也已经是白菜价了。英伟达开始放弃低利润率的移动设备市场，把业务重心转向图形处理器、汽车和超级计算。 在2015年的CES上，nVIDIA发布了Tegra X1处理器，而演示的应用场景是新近发布的NVIDIA DRIVE汽车电脑中。nVIDIA还拿出来DRIVE PX汽车自动驾驶计算平台，靠强大的计算能力，可以处理来自12 个车载摄像头的视频，以便实现环绕视觉 (Surround-Vision) 和自动代客泊车 (Auto-Valet) 等功能。 汽车一年也有数千万的销量，而汽车的价格比智能手机贵多了，nVIDIA完全可以把芯片卖得贵一点，价格定的高一点。拼高科技的图形能力，通用计算能力，业内没有几个对手，这比智能手机赚钱多了。 同样，超级计算机对成本也不敏感，nVIDIA的一块通用计算卡动辄数千美元，这要比几十美元的手机芯片高端多了。 于是，nVIDIA放弃利润已经微薄的移动领域，重新聚焦，而Icera也就成为了弃子。 回顾nVIDIA从收购Icera到出售的全过程，不禁令人唏嘘再敏锐的眼光也需要执行力来保障，正确的决定最后未必有理想的结果。 在决定世界百年命运的特拉法尔加海战之中，拿破仑敏锐的捕捉到了打破封锁，击败英国大舰队的机会，但是他的海军将领却错失了时机，最终在海战中一败涂地。机会不属于最早看到它的人，而属于抓住它的人。

　　摘 要：在数字通信系统中，数字调制与解调技术占有非常重要的地位。文中介绍了FSK调制解调的基本原理，用VHDL语言实现了2FSK调制解调器的设计，整个系统设计在MAX+plusII开发平台上进行编译仿真，最后在EPM7032LC44-15目标芯片上实现。仿真结果表明此设计方案是可行的，系统具有较高的实用性和可靠性。 　　0 引言 　　在通信系统中，基带数字信号在远距离传输，特别是在有限带宽的高频信道如无线或光纤信道上传输时，必须对数字信号进行载波调制，这在日常生活和工业控制中被广泛采用。数字信号对载波频率调制称为频移键控即FSK。FSK是用不同频率的载波来传送数字信号，用数字基带信号控制载波信号的频率，是信息传输中使用较早的一种调制方式。它的主要特点是：抗干扰能力较强，不受信道参数变化的影响，传输距离远，误码率低等。在中低速数据传输中，特别是在衰落信道中传输数据时，有着广泛的应用。但传统的FSK调制解调器采用"集成电路+连线"的硬件实现方式进行设计，集成块多、连线复杂且体积较大，特别是相干解调需要提取载波，设备相对比较复杂，成本高。本文基于FPGA芯片，采用VHDL语言，利用层次化、模块化设计方法，提出了一种2FSK调制解调器的实现方法。 　　调制信号是二进制数字基带信号时，这种调制称为二进制数字调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。相应的调制方式有二进制振幅键控(2ASK)，二进制频移键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK)。2FSK就是用两种不同频率的载波来传送数字信号。特别适合应用于衰落信道，其占用频带较宽，频带利用率低，实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好，在中低速数据传输中得到了广泛的应用。 　　1 调制解调的基本原理 　　FSK就是利用载波信号的频率变化来传递数字信息。 　　在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点之间变化。故其表达式为： 　　也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。因此，2FSK信号的时域表达式又可以写成： 　　在移频键控中， 和 不携带信息，通常可以令和 为零。因此，2FSK信号的表达式可简化为： 　　其中： 　　2FSK信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟调频电路来实现，另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一。这种方法产生2FSK信号的差异在于：由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。 　　针对FSK信号的特点，我们可以提出基于FPGA的FSK调制器的一种实现方法--分频法，这种方法是利用数字信号去控制可变分频器的分频比来改变输出载波频率，产生一种相位连续的FSK信号，而且电路结构简单，容易实现。在2FSK信号中，载波频率随着二元数字基带信号(调制信号) 的"1"或"0"而变化，"1"对应于频率为f1的载波，"0"对应于频率为f2的载波。2FSK的已调信号的时域表达式为： 　　2FSK信号的常用解调方法是采用非相干解调和相干解调。其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，然后进行判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。 　　判决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定"1"符号对应载波频率f1，则接收时上支路的样值较大，应判为"1"，反之则判为"0"。 　　2 2FSK调制器设计 　　2.1 分频法实现2FSK调制器 　　键控法也常常利用数字基带信号去控制可变分频器的分频比来改变输出载波频率，从而实现FSK的调制。实现2FSK调制的原理方框图如图1所示。 图1 2FSK调制实现原理框图 　　其中FSK调制的核心部分包括分频器、二选一选通开关等，图中的两个分频器分别产生两路数字载波信号；二选一选通开关的作用是以基带信号作为控制信号，当基带信号为"0"时，选通载波f1；当基带信号为"1"时，选通载波f2。从选通开关输出的信号就是数字FSK信号。这里的调制信号为数字信号。  　 　2.2 仿真结果 　　整个设计使用VHDL语言编写，以EPM7032LC44-15为下载的目标芯片，在MAX+PLUS II软件平台上进行布局布线后进行波形仿真，其中clk为输入主时钟信号；start为起始信号，当start为"1"的时候，开始解调；q1为载波信号f1的分频计数器，q2为载波信号f2的分频计数器；f1、f2为载波信号；x为基带信号；y为经过FSK调制器后的调制信号；当输入的基带信号x='0'时，输出的调制信号y为f1，当输入的基带信号x='1'时，输出的调制信号y为f2。仿真结果如图2所示。 图2 2FSK调制器仿真结果3 2FSK解调器设计 　　3.1 分频法实现2FSK解调器 　　过零检测法与其他方法比较，最明显的优点就是结构简单、易于实现，而且对增益起伏不敏感，特别适用于数字化实现。它是一种经济、实用的最佳数字解调方法。 　　其方框图如图3所示。 图3 FSK过零检测法。 　　它利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。输入的已调信号经限幅放大后成为矩形脉冲波，再经微分电路得到双向尖脉冲，然后整流得到单向尖脉冲，每个尖脉冲代表信号的一个过零点，尖脉冲重复的频率是信号频率的两倍。将尖脉冲去触发一单稳态电路，产生一定宽度的矩形脉冲序列，该序列的平均分量与脉冲重复频率，即输入频率信号成正比。所以经过低通滤波器的输出平均量的变化反映了输入信号的变化，这样就完成了频率-幅度的变换，把码元"1"与"0"在幅度上区分开来，恢复出数字基带信号。实现2FSK解调器的原理方框图如图4所示。 图4 2FSK解调实现原理框图。 　　3.2 仿真结果 　　在MAX+PLUS软件平台上进行布局布线后进行波形仿真，其中clk为输入主时钟信号；start为起始信号，当start为"1"的时候，开始解调；x为输入信号，本文中在调制阶段的被调制信号，即是调制信号中的输出信号，y为输出信号，在正常情况下y就是在调制信号中的输入信号，在 q="11时"，m清零。在q=10时，根据m的大小，进行对输出基带信号y的电平的判断。在q为其它值时，计数器m计下xx(寄存x信号)的脉冲数。输出信号y滞后输入信号×10个clk。仿真结果如图5所示。 图5 FSK解调仿真结果。 　　4 2FSK调制解调器整体设计 　　在整体设计过程中，整体电路如图6所示，其中x为基带信号，y为经过调制解调后的解调信号。 图6 整体电路。 　　调制解调器设计仿真结果如图7所示。比较输入信号x与输出信号y，完全一样，只是系统仿真结果有一定的延时。仿真结果表明，系统设计正确 。 图7 整体仿真结果。 　　5 结论 　　本文基于2FSK的基本原理，进行二进制调制解调器的设计。运用VHDL语言对器件进行功能描述， 在MAX+PLUS II软件平台上对所描述器件进行时序仿真，最后下载至目标芯片EPM7032LC44-15，分配合理引脚，进行仿真。设计过程中调制阶段的基带信号，经调制仿真得到解调所需的输入信号。解调阶段对来自调制阶段得到的信号进行解调，所得解调信号即为原来调制基带信号，起到了调制解调的作用。整个设计过程采用VHDL语言实现，设计灵活、修改方便，具有良好的可移植性及产品升级的系统性。