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基于Verilog的数字方式实现FM的调制与解调作者：李浩男来源：《科学与财富》2020年第01期摘要：现如今通信技术发展飞速，FM调制与解调是一种比较常见也是比较实用的信息传递方式，在这个数字化信息处理时代，将FM信号基于FPGA调制解调的数字化处理进行调制解调，符合通信技术数字化发展趋势。
本论文提出一个在可编程门阵列平台（FPGA）上完成FM的调制和解调，详细叙述了设计流程和数字化处理思想。
仿真结果和流程结构体现本方案的成本低，可塑性高，操作简单，性能好等特点和优势。
可以满足在一些对灵活性要求较高场合的应用。
关键词：FM信号;调制解调;FPGA;Verilog;数字信号处理;微分一、引言FM调频信号是非常常见的信号传输方式，被广泛应用于广播信号中，现如今各省市电台仍然以不同高频兆赫区分。
相对AM调制抗干扰性能更强大，由于FM信号不依赖电波的幅度来储存信息，所以即使有相似或相近频率的噪声破坏信号的幅度信息，也不会对调频广播形成影响，但是AM信号就不行了。
因此FM的的抗干扰性能比AM调制的信号更加强，本身FM 调频信号发生和传输过程也是相对不难的，因此 FM调频信号被应用更广泛。
但事实FM调频信号是以载波中心频率为基础通过频偏储存信息从而传递信号，因此占用了一段频率范围，因此决定了FM调制只能适用于高频，因为高频部分的微波、超短波可使用范围大资源充裕，但是超短波和微波不能被大气层反射，因此信号传输范围比AM调幅波要小。
因为频偏占用了一段频率范围，因此FM的频带宽度也比AM调幅波频带宽度更宽，在系统有效性方面较AM调幅波更差一点。
为解决模拟信号调制解调缺点，本方案提出一种简易的数字处理传输方式。
二进制信号传输可以使得，设备集成度更高，完成任何设备终端接收都可以完成信号解调，以数字处理方式有效解决传输距离短等问题。
二、仿真介绍由第一行往下依次为：基于频率控制字生成的sin函数、载波信号carry、调频信号FM_Mod、缓存信号、微分信号data_out1、补码操作后的微分信号data_out2、解调信号yout。
浅显易懂科普：通信调制技术，星座到底是怎么回事？调制关键词：BPSK、QPSK、调幅、调相、QAM、星座图……众所周知，调制和解调是通信基本业务流程中的重要组成部分。
没有它们，移动通信根本无法实现。
那么，究竟什么是调制？为什么要调制？5G又是怎么调制的呢？调制是什么作用呢？看一下生活中的一个例子：我们每天都在出行。
出行的时候，我们会根据行程选择适合的交通工具。
乘坐不同的交通工具，出行的速度也会有快有慢。
整个过程，大概就是这样一个模型：实际上，通信系统和这个模型类似。
上面的出行模型，是把人从出发点运输到目的地。
而通信系统，是把数据信号从发送端传输到接收端。
我们进行以下转换：就可以类比出一个简单的通信模型：看出来了吧？“调制”，就像为信号找一个交通工具，让它载着信息穿过信道到达目的地。
我们知道，在无线信道中，信号是以电磁波的形式传递的。
那么，电磁波怎么来传递信息呢？我们先来举一个“用水果传递信息”例子。
例如，我们要传递0和1，可以让苹果代表0，香蕉代表1。
我们发送给接收端，接收方收到后一看是苹果就知道是发送的是0，一收到香蕉，就知道发送的是1。
换一种方式，如果只能用苹果来传递信息呢？我们约定让红苹果代表0，绿苹果代表1。
接收方一看是红苹果，就知道是发送的是0。
收到绿苹果，就知道发送的是1。
再换一种方式。
如果只有红苹果，怎么传递信息呢？我们可以用大的红苹果来代表0，小的红苹果代表1。
一看是大红苹果，就知道是发送的是0。
收到小红苹果，就知道发送的是1。
在这个过程中，我们其实用的是水果的种类、颜色、大小这3个特征来传递信息的。
类似的，电磁波可以用正弦波来描述。
一个正弦波也有3大特征，幅度，相位，频率。
我们可以利用电磁波的这3大特征来传递信息。
下面的公式（1），描述了一个正弦波信号：所谓调幅、调频、调相，就是下图的样子：看出来了没？0和1，被“调”进了不同的电磁波波形之中。
5G速度那么快，它是怎么调制的呢？在3GPP协议（TS 38.201）中，定义了5G支持的调制方式如下：按照使用的载波的特征的不同，5G采用的调制方式可以分为两大类：1.载波的相位变化，幅度不变化：π/2-BPSK, QPSK。
无线通信中的调制与解调方法无线通信是指通过无线电波或其他电磁波进行信息传输的通信方式。
在无线通信中，调制和解调是最基本的信号处理方法，用于将信号转换为适合无线传输的形式。
本文将详细介绍无线通信中的调制与解调方法，并分步解析。
一、调制方法调制是将信息信号注入到载波信号中的过程，主要有以下几种调制方法：1. AM调制（Amplitude Modulation）AM调制是通过改变载波信号的幅度来传输信息的一种调制方法。
它的过程包括：调制信号经过调制器调制后与载波信号相乘，形成带有调制信号的调制波。
调制波的幅度随着调制信号的变化而变化，解调时可以从调制波中还原原始的调制信号。
2. FM调制（Frequency Modulation）FM调制是通过改变载波信号的频率来传输信息的一种调制方法。
它的过程包括：调制信号经过调制器调制后控制载波信号的频率变化，形成带有调制信号的调制波。
调制波的频率随着调制信号的变化而变化，解调时可以从调制波中还原原始的调制信号。
3. PM调制（Phase Modulation）PM调制是通过改变载波信号的相位来传输信息的一种调制方法。
它的过程包括：调制信号经过调制器调制后控制载波信号的相位变化，形成带有调制信号的调制波。
调制波的相位随着调制信号的变化而变化，解调时可以从调制波中还原原始的调制信号。
二、解调方法解调是将调制后的信号还原成原始信号的过程，主要有以下几种解调方法：1. AM解调（Amplitude Demodulation）AM解调是从调制波中还原出原始调制信号的一种解调方法。
它的过程包括：将调制波通过一个带通滤波器，滤除掉不必要的频率成分，得到基带信号，再经过放大器放大，即可得到原始的调制信号。
2. FM解调（Frequency Demodulation）FM解调是从调制波中还原出原始调制信号的一种解调方法。
它的过程包括：将调制波通过一个频率鉴别器，将频率变化转换成幅度变化，然后通过一个低通滤波器滤除高频噪声，得到原始的调制信号。
调频立体声的数字解调一、简介调频立体声是一种用于音频传输的调制技术，通过将左右声道的音频信号分别调制在不同的频率上，实现了音频的立体声效果。
而数字解调则是将经过调制的数字信号转换为原始的音频信号的过程。
本文将详细介绍调频立体声的数字解调原理和方法。
二、调频立体声的原理调频立体声的原理是将左右声道的音频信号分别调制在不同的频率上，并通过载波信号传输。
在调频立体声系统中，左声道的音频信号被调制在一个频率上，右声道的音频信号被调制在另一个频率上，而这两个调制后的信号通过载波信号进行传输。
在接收端，需要进行数字解调，将调制后的信号恢复为原始的音频信号。
三、数字解调方法1. 相干解调相干解调是一种常用的数字解调方法，它利用调频立体声信号的相位差来进行解调。
在相干解调中，需要提取出左右声道的调制频率，并通过计算相位差来恢复原始的音频信号。
这种方法对信噪比要求较高，但解调效果较好。
2. 频率解调频率解调是另一种常用的数字解调方法，它通过测量信号的频率变化来恢复原始的音频信号。
在频率解调中，需要提取出左右声道的调制频率，并通过测量频率变化来恢复音频信号。
这种方法对信噪比要求较低，但解调效果较差。
3. 直接解调直接解调是一种简单直接的数字解调方法，它通过去除载波信号来恢复原始的音频信号。
在直接解调中，需要提取出左右声道的调制频率，并通过去除载波信号来恢复音频信号。
这种方法对信噪比要求较低，但解调效果一般。
四、数字解调的应用调频立体声的数字解调在音频传输和音频处理中有广泛的应用。
它可以用于广播电台的立体声广播，通过数字解调将调制后的信号恢复为原始的音频信号，实现立体声的播放。
此外，数字解调还可以用于音频设备的输入和输出，通过数字解调将调制的信号转换为原始的音频信号，实现音频的处理和传输。
五、总结调频立体声的数字解调是将调制后的信号恢复为原始的音频信号的过程。
数字解调可以通过相干解调、频率解调和直接解调等方法实现。
它在音频传输和音频处理中有广泛的应用，可以实现立体声的播放和音频设备的输入输出。
调频广播发射机的调频信号调制与解调误差校正方法调频广播发射机是广播电台中重要的设备之一，它负责将音频信号转化为无线电信号并进行传输。
在调频广播发射机的工作过程中，调频信号的调制与解调是一个关键步骤，它直接影响到广播信号的质量和传输效果。
然而，在实际应用中，调频信号的调制与解调过程中常常会存在误差，这就需要通过合适的校正方法来进行纠正，以确保广播信号的准确性和稳定性。
调频信号调制的误差校正方法包括两个方面：调频信号频率误差的校正和调幅度误差的校正。
首先，我们来讨论调频信号频率误差的校正。
调频信号频率误差是指调频广播发射机在调制过程中，由于器件参数和环境因素的影响，导致调制信号的频率与预设频率之间存在偏差。
为了解决这个问题，可以采用自动频率控制(AFC)的方法进行校正。
自动频率控制是通过比较接收到的广播信号的频率与设定的标准频率之间的差异，来调整发射机的频率。
常用的方法是将无线电接收机与调频广播发射机相连，通过对接收到的信号进行频率测量，然后传回调频发射机进行调整，使得发射信号的频率与预设的频率相匹配。
另外，还有一种常见的调频信号调制误差是调幅度误差。
调幅度误差是指调制信号的幅度与预设的幅度之间存在差异，可能由于不准确的电子器件、非线性元件和功耗等因素导致。
为了校正调幅度误差，可以采用动态增益控制(DGC)的方法。
动态增益控制是通过改变发射机的增益调整电路，根据输入的调制信号的幅度来调整发送信号的增益。
具体的方法是在发射机的前端增加一个反馈调整回路，通过监测输出信号的幅度与输入信号的幅度之间的差异，进行增益调整，并不断优化直到幅度差异最小化。
在调频信号解调误差校正方法上，主要涉及到解调信号的频率误差和幅度误差校正。
解调信号的频率误差是指由于电子器件、传输线路阻抗等问题导致的解调信号频率与原始调频信号频率之间的偏差。
为了校正这个误差，可以采用频率锁相环(FLL)的方法。
频率锁相环是一种能够追踪和锁定输入信号频率的反馈控制系统，它通过比较输入信号和本地振荡器产生的参考信号之间的差异，不断调整振荡器的频率，使得输入信号和参考信号的频率保持一致。
