基于FPGA的DSB调制解调系统verilog开发

目录

1.引言

2.算法测试效果

3.算法涉及理论知识概要

3.1 DSB调制数学模型

3.2 DSB相干解调原理

4.核心程序

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1.引言

双边带调制（Double Sideband，DSB）属于线性幅度调制，是在标准调幅（AM）基础上去除载波分量得到的调制方式。普通 AM 信号频谱包含载波、上边带与下边带，载波不携带信息，仅消耗发射功率；DSB 调制直接将基带信号与高频载波相乘，完全抑制载波分量，信号频谱仅保留上下两个边带，因此称为双边带抑制载波调制（DSB-SC，工程中常简称为 DSB）。DSB 核心优势在于功率利用率远高于 AM，全部发射功率分配给携带信息的边带；缺点是接收端无法使用包络检波，必须采用相干解调，需要本地同步载波，系统复杂度更高。

2.算法测试效果

整个系统信号流程：

基带信号m(t)→ DSB调制模块→生成DSB已调信号→AWGN加性高斯白噪声信道叠加噪声→含噪 DSB信号→相干解调乘法器运算→解调原始混合信号→低通滤波器输出恢复基带信号。

m：输入基带调制信号

DSBmod：DSB调制输出信号

DSBmodn：经过AWGN信道、叠加高斯噪声后的DSB接收信号

o_DSB_demod：相干解调乘法器直接输出（基带分量+二倍载波高频分量混合波形）

o_DSB_filter：低通滤波后最终恢复的基带信号

3.算法涉及理论知识概要

3.1 DSB调制数学模型

DSB调制本质为时域相乘运算，调制输出信号DSB(t)：

从频谱表达式可以直观理解DSB特性：基带频谱M(w)分别搬移至+w和-w处，形成上边带与下边带，不存在位于wc的冲激分量，证明载波被完全抑制。上下边带承载完全相同的基带信息，因此后续发展出单边带调制（SSB）进一步压缩带宽。DSB信号带宽与AM一致，BDSB=2fm，fm为基带信号最高频率。

3.2 DSB相干解调原理

相干解调核心条件：接收端生成与发送载波同频、同相的本地同步载波，与接收DSB信号再次相乘，通过频谱搬移将边带信号还原至基带频率，再经低通滤波器滤除高频分量恢复原始信号。

1.乘法器混频运算

2.低通滤波

设计截止频率略大于fm的低通滤波器，滤除二倍载波频率高频分量，输出恢复信号hat(t)：

输出信号为原始基带信号幅度衰减版本，通过放大器补偿增益即可得到原始信息，实现无失真解调。

4.核心程序

`timescale 1ns / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2026/08/10 20:54:10
// Design Name: 
// Module Name: DSB_tops
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//DSB调制
DSBmod DSBmod_u(
.i_clock     (i_clock),
.i_reset     (i_reset),
.i_m         (i_m),
.i_K         (i_K),
.o_DSBmod    (o_DSBmod)
);

     
awgns awgnsu(
.i_clock     (i_clock),
.i_reset     (i_reset),
//SNR：5~30
.i_SNR     (i_snr),
.i_din     (o_DSBmod),
.o_noise   (),
.o_dout    (o_DSBmodn)
);  



//相干解调
DSBdemod DSBdemod_u(
.i_clock           (i_clock),
.i_reset           (i_reset),
.i_sel             (i_sel),
.i_K               (i_K ),
.i_dsb_demod       (o_DSBmodn),
.o_DSB_demod       (o_DSB_demod),
.o_DSB_filter      (o_DSB_filter)
);