1.ASK信號的調制原理

數字信號對載波信號的振幅調制稱為振幅鍵控，即ASK。

在2ASK調制系統中，數字信息只有0和1兩種，所調制的載波信號的幅度變化狀態(tài)也只有兩種：無載波輸出時代表發(fā)送0；有載波輸出時代表發(fā)送1。

在4ASK調制系統中，數字信息就有00、01、10、11四種，需要載波信號幅度的4個電平狀態(tài)表示。顯然，進制越大，相同頻帶內可以傳輸的數據信息量也就越多，即頻帶利用率越高。

ASK調制系統的模型如下所示：

ASK信號產生模型

基帶信號m(t)可以看作一串由0、1組成的矩形脈沖信號，理論上其帶寬是無限的，與載波信號調制之后的鍵控信號s(t)帶寬也是無限的。工程中為了提高頻帶利用率，需要對信號帶寬做限制，通常只需要將在主瓣帶寬內包含90%能量的信號發(fā)送出去即可。

在頻帶資源比較緊張的情況下，為進一步降低信號的帶寬，提高頻帶利用率，一種常用的方法就是在調制之前對基帶信號進行成型濾波，如上圖ASK信號產生模型所示。

2.ASK調制信號的MATLAB仿真

在FPGA設計前通常都會使用MATLAB對系統進行建模與仿真。設計ASK調制系統時，選定系統參數，如下所示：

Matlab主要程序如下：

程序運行之后，生成2ASK的時域波形以及頻譜如下：

從ASK信號的頻譜圖可以看出，經過成型濾波之后的信號頻譜已經濾除了主瓣外的頻率成分，采樣后的載頻分量被搬移到了2MHz處。采樣后的載波頻率fas = k*fs±fc，其中k為整數，當k=9時，fas=9*8-70=2MHz。

3.ASK調制信號的FPGA實現

前面采用MATLAB對ASK信號進行了仿真，接下來在Vivado開發(fā)環(huán)境下完成2ASK調制技術的設計并進行仿真。鍵控法實現ASK的FPGA十分簡單，如下所示：

采用開關(鍵控)方式產生ASK調制信號，輸入到DAC之前，在FPGA內部可以用一個數字帶通濾波器對信號頻帶進行限制，關鍵在于產生本地載波信號，無論是Altera還是Xinlinx都提供了NCO核，我們可以根據需要，設置相應的參數后，就可以產生載波信號。

DDS/NCO核的參數的主要設置為：

? SystemClock : 8MHz

? ParameterSelection : Hardware Parameters

? PhaseWidth : 32

? OutputWidth : 14

? PhaseIncrement Programmability : Programmable

? Phaseoffset Programmability : None

? OutputSelection : Sine

輸出頻率為2MHz，相位累加器設置為 32’d1073741824。

主要程序如下，其中sine是DDS/NCO的輸出信號，當進行4ASK調制的時候，輸出信號的幅度有四種，需要合理設置中間值，分別為最大幅值的1/3和2/3，在FPGA實現除法是比較復雜和耗時的，這里采用了近似的方法，采用移位法實現0.3281(≈1/3)和0.6563(≈2/3)倍最大幅值。

最后的仿真為

FPGA實現后的2ASK調制信號仿真波形

FPGA實現后的4ASK調制信號仿真波形

從圖上可以看出，2ASK中只有零值和最大值兩種情況，4ASK有四種不同的幅值，符合ASK調制信號的要求。