專利名稱：一種基于fpga實(shí)現(xiàn)fm調(diào)頻和解調(diào)數(shù)字邏輯電路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)，尤其涉及一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻和解調(diào)數(shù)字邏輯 電路的方法。
背景技術(shù)：
FM是一種調(diào)制方式，即使在短波范圍內(nèi)的27-30MHZ之間，作為業(yè)余電臺、太空、人造衛(wèi)星通訊應(yīng)用的波段，也有采用調(diào)頻(FM)方式的。FM最早的應(yīng)用是用于FM收音機(jī)，是通過采用FM調(diào)頻載波方式傳輸無線電信號的收音機(jī)。由于采用的波長較短，因此傳輸?shù)男盘栆炔捎肁M波長傳播信號的收音機(jī)要好很多，但是因?yàn)槭嵌滩?，因此傳播距離比較短。在調(diào)頻技術(shù)中，基礎(chǔ)頻率調(diào)變是模擬角度調(diào)變的一種，它會(huì)利用攜帶信息的基帶信號改變載波頻率，這些基帶信號通常稱為信息或信息信號m(t)。調(diào)頻廣播通訊最常傳送音頻信號，但它也能傳送帶有低帶寬數(shù)字信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這些數(shù)字信息在歐洲稱為無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RDS)，在美國則稱為無線廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RBDS)。調(diào)頻信號的最簡單產(chǎn)生方法是利用壓控振蕩器(VCO)產(chǎn)生調(diào)頻信號，將電壓信息信號m (t)加到壓控振蕩器的控制電壓，輸出信號X (t)則是固定振幅的正弦載波，其頻率在理想情形下應(yīng)該是控制電壓的線性函數(shù)。當(dāng)前調(diào)頻信號的調(diào)制解調(diào)，多數(shù)使用硬件設(shè)備，其特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好，但是需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專用設(shè)備，解調(diào)失真較大。隨著數(shù)字化波形測量技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)可以使用數(shù)字化方法實(shí)現(xiàn)解調(diào)過程，但其實(shí)時(shí)性較差，解調(diào)誤差較大，解調(diào)時(shí)間分辨力和解調(diào)失真受載波信號周期的限制。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于傳統(tǒng)的模擬調(diào)頻(FM)技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻和解調(diào)數(shù)字邏輯電路的方法，采取本方法可以使調(diào)制指數(shù)在一個(gè)較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)FM調(diào)制。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻和解調(diào)數(shù)字邏輯電路的方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻數(shù)字邏輯電路的方法是將輸入的模擬音頻信號通過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號在FPGA上與調(diào)頻指數(shù)Kf做乘法運(yùn)算，運(yùn)算后的信號數(shù)據(jù)與輸入的載波頻率控制字CCW通過加法器相加，將每次得到的受模擬信號幅度控制的當(dāng)前時(shí)鐘頻率參數(shù)下的音頻信號頻率控制字與累加器的輸出結(jié)果做加法運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果即為對應(yīng)于載波角頻率的相位，該相位通過C0S_R0M查表的方式生成相應(yīng)的FM調(diào)制的數(shù)字波形，該數(shù)字波形信號再經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換后即得到調(diào)制完成的FM模擬信號。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)FM解調(diào)數(shù)字邏輯電路的方法是將接收到的模擬調(diào)頻信號通過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號在FPGA上分成兩路分別與余弦載波角頻率和正弦載波角頻率做乘法運(yùn)算，運(yùn)算后的兩路信號分別通過低通濾波器濾除高頻信號，即得到兩路余弦頻率信號和正弦頻率信號，兩路頻率信號通過Cordic算法算出相位角，然后通過差分器將前一次的相位值和本次相位值做減法運(yùn)算，即得到解調(diào)后的數(shù)字信號，最后將數(shù)字信號通過DAC轉(zhuǎn)換成模擬的音頻信號輸出到揚(yáng)聲器。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是采用本方法可以使調(diào)頻指數(shù)在一個(gè)較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)FM調(diào)制，即寬帶調(diào)頻和窄帶調(diào)頻；其載波頻率穩(wěn)定且可靠，從而避免了如傳統(tǒng)模擬器件帶來的一些噪聲干擾和一些不穩(wěn)定因素，其調(diào)制解調(diào)電路具有性能良好，工作穩(wěn)定等特點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的FM調(diào)制邏輯電路原理框圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的FM解調(diào)邏輯電路原理框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明參照圖1，F(xiàn)M的調(diào)頻邏輯電路實(shí)現(xiàn)原理將模擬音頻信號SG)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后(A/D采用的是ADS62C17芯片，11位數(shù)字輸出)輸出受
模擬信號幅度決定的數(shù)字信號輸送給FPGA對應(yīng)IO 口，受調(diào)頻指數(shù)Ki控制最大頻偏，與調(diào)頻指數(shù)Ki做乘法運(yùn)算；運(yùn)算后的結(jié)果與載波頻率控制字CCW相加，就可得到一個(gè)受模擬信號幅度控制的頻率字
式中#為頻率字，CCW為載波頻率控制字，μ為調(diào)頻指數(shù)，SCt)為模擬音頻信號，
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻和解調(diào)數(shù)字邏輯電路的方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻數(shù)字邏輯電路的方法是將輸入的模擬音頻信號通過A/D采樣后的數(shù)字信號在FPGA上與調(diào)頻指數(shù)Kf做乘法運(yùn)算，運(yùn)算后的信號數(shù)據(jù)與輸入的載波頻率控制字CCW通過加法器相加，將每次得到的受模擬信號幅度控制的當(dāng)前時(shí)鐘頻率參數(shù)下的音頻信號頻率控制字與累加器的輸出結(jié)果做加法運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果即為對應(yīng)于載波角頻率的相位，該相位通過C0S_R0M查表的方式生成相應(yīng)的FM調(diào)制的數(shù)字波形，該數(shù)字波形信號再經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換后即得到調(diào)制完成的FM模擬信號；實(shí)現(xiàn)FM解調(diào)數(shù)字邏輯電路的方法是將接收到的模擬調(diào)頻信號通過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號在FPGA上分成兩路分別與余弦載波角頻率和正弦載波角頻率做乘法運(yùn)算，運(yùn)算后的兩路信號分別通過低通濾波器濾除高頻信號，即得到兩路余弦頻率信號和正弦頻率信號，兩路頻率信號通過Cordic算法算出相位角，然后通過差分器將前一次的相位值和本次相位值做減法運(yùn)算，即得到解調(diào)后的數(shù)字信號，最后將數(shù)字信號通過DAC轉(zhuǎn)換成模擬的音頻信號輸出到揚(yáng)聲器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻和解調(diào)數(shù)字邏輯電路的方法。調(diào)頻部分將音頻信號在FPGA上與調(diào)制指數(shù)做乘法運(yùn)算，運(yùn)算后與載波頻率控制字相加，將每次得到的頻率字與累加器的輸出結(jié)果做加法運(yùn)算，即為對應(yīng)于載波角頻率的相位，通過查表生成數(shù)字波形，經(jīng)轉(zhuǎn)換即為調(diào)制后的FM模擬信號。解調(diào)部分將調(diào)頻信號在FPGA上與余弦和正弦載波角頻率做乘法運(yùn)算，運(yùn)算后通過濾波器得到余弦和正弦頻率信號，兩路信號通過Cordic算法算出相位角，通過差分器做減法運(yùn)算，即為解調(diào)后的數(shù)字信號，經(jīng)轉(zhuǎn)換即為模擬的音頻信號輸出到揚(yáng)聲器。本方法使調(diào)制指數(shù)在一個(gè)較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)FM調(diào)制，其載波頻率穩(wěn)定且可靠，從而避免了如傳統(tǒng)模擬器件帶來的一些噪聲干擾和一些不穩(wěn)定因素。
文檔編號H04L27/10GK102946370SQ20121051555
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者曹曉冬, 馬彪, 張鵬泉, 李柬, 李羚梅, 褚孝鵬, 張波, 范玉進(jìn), 郝帥龍 申請人:天津光電通信技術(shù)有限公司