FM的正交解调法

1.FM的模拟调制过程

​ FM信号是一种频率调制信号，其携带的信息保存在其信号的频率中，通过改变载波的频率来实现基带数据的传输。

其函数表达式如下：

其中：
A:表示载波幅度。
\(m(\tau)\):表示基带信号。
\(w_c\):表示载波信号角度增量。
\(K_f\):是调频灵敏度。

正交调制法公式如下：

2.FM的数字正交解调

原理：

4.FPGA解调

逻辑代码：

module fm_demod(
    input           clk             ,
    input           rst             ,
    //解调参数
    input           i_valid         ,
    input [15:0]    i_data_i        ,
    input [15:0]    i_data_q        ,
    output reg          o_rdy       ,
    output reg [15:0]   o_data    

);

    wire            fm_valid          ;
    wire [23:0]     fm_i              ;
    wire [23:0]     fm_q              ;

    wire            fm_rdy            ;
    wire [47 : 0]   m_axis_dout_tdata ;
    wire [15:0]     fm_phase          ;  
    //AM 解调

    assign fm_valid     = i_valid                        ;
    assign fm_i         = {{8{i_data_i[15]}},i_data_i}   ;
    assign fm_q         = {{8{i_data_q[15]}},i_data_q}   ;           
   
    cordic_translate cordic_translate (
        .aclk                     (clk                      ),                                        // input wire aclk
        .s_axis_cartesian_tvalid  (fm_valid                 ),  // input wire s_axis_cartesian_tvalid
        .s_axis_cartesian_tdata   ({fm_i,fm_q}              ),    // input wire [47 : 0] s_axis_cartesian_tdata
        .m_axis_dout_tvalid       (fm_rdy                   ),            // output wire m_axis_dout_tvalid
        .m_axis_dout_tdata        (m_axis_dout_tdata        )              // output wire [47 : 0] m_axis_dout_tdata
    );

    reg [15:0] fm_phase_d;

    assign fm_phase = m_axis_dout_tdata[24 +:16];
    always @(posedge clk)begin
        if(rst)begin
            o_rdy       <= 0;
            o_data      <= 0;
            o_data      <= 0;
        end
        else begin
            o_rdy       <= fm_rdy;
            fm_phase_d  <= fm_phase[15:0];
            o_data      <= fm_phase[15:0] - fm_phase_d;
        end
    end
        
endmodule

仿真代码：

module tb_fm_demod();
    reg     clk;
    reg     rst;

    initial begin
        clk <= 0;
        rst <=   1;
        #300
        rst <= 0;
    end

    always #(100/2) clk  <=~clk;
    
    reg     valid;
    reg     [15:0]  din_i;
    reg     [15:0]  din_q;
    wire          o_rdy     ;
    wire  [15:0]  o_data  ;

fm_demod   fm_demod(
    .clk         (clk),
    .rst         (rst),
    .i_valid     (valid),
    .i_data_i    (din_i),
    .i_data_q    (din_q),
    .o_rdy           (o_rdy     ),
    .o_data          (o_data    )

);

    integer file_rd;                //定义数据读指针
    integer flag;
    initial begin                        //打开读取和写入的文件，这里的路径要对    
        file_rd = $fopen("FM.txt","r");
    end  

    reg     [15:0]  cnt;


    always @(posedge clk)begin
        if(rst)begin
            din_i   <= 0;
            din_q   <= 0;
            cnt     <= 0;
            valid   <= 0;
        end
        else if(cnt <= 1000)begin
            valid   <= 1;
            flag = $fscanf(file_rd,"%d %d",din_i,din_q);
            cnt <= cnt + 1;
        end
        else begin
            $fclose(file_rd);
            $stop();
        end
    end
endmodule

仿真结果：