基于FPGA的全数字MSK调制解调器设计与应用

本文主要探讨了在EDA/PLD技术中，利用FPGA实现的MSK调制解调器的设计与应用。MSK（Minimum Shift Keying，最小频移键控）是一种高效的数据传输技术，特别适合于点对点的数据通信，因为它具有相位连续性和较高的频带利用率。传统的二进制数字调制解调器通常依赖模拟载波，需要模拟信号源，但在全数字应用环境中，这会增加复杂性和不便性。 作者提出了一种基于FPGA的数字MSK调制解调器设计方法，采用VHDL编程语言进行模块设计和精确的时序仿真。VHDL是一种硬件描述语言，适用于描述电子系统的逻辑行为，其灵活性和可编程性使得在FPGA上实现复杂的信号处理成为可能。选择的硬件平台是Altera公司的EP2C15AF256C8NFPGA，该器件提供了足够的资源来实现高效的MSK调制解调功能。 文章的核心内容包括了MSK调制信号的基本原理，它通过同时保持调制指数为0.5和相位连续性，提供正交信号特性，从而提高数据传输速率并减小带外噪声。在设计过程中，着重考虑了如何在FPGA上优化资源使用，确保模块设计的高效性和兼容性，使得数字MSK调制解调器可以与其他模块共享片上资源，适用于嵌入式系统的短距离数据通信。 此外，作者还展示了在常州科技攻关项目的粮库储粮安全网络智能监测系统中，数字MSK调制解调器的实际应用。实验结果显示，这种数字化方案表现出包络恒定、相位连续以及频带利用率高的优势，证明了其在实际应用中的可行性。 这篇文章不仅阐述了MSK调制解调器的理论基础，还深入到硬件实现的细节，强调了FPGA在其中的关键作用，为全数字系统中的数据通信提供了一个实用且高效的解决方案。