基于FPGA的AM调制解调：Modsim仿真与Quartus18.1/Vivado2017.4...

基于fpga的AM调制解调，有modlsim仿真，以及quartus18.1和vivado2017.4的工程文件，使用matlab设计解调需要的滤波器，fir才采用verilog实现，没有调用ip。相关仿真如下图所示，如果板子有adc和dac，支持上板。

AM调制解调在通信系统里就像老司机必备的生存技能。咱们今天用FPGA整活这个经典方案，全程不调IP核，从Matlab滤波器设计到Verilog手撸FIR，最后还能真刀真枪上板实测。

先看发射端架构（敲黑板，重点来了）。载波直接用DDS生成，Verilog代码里这个相位累加器你品：

verilog 复制代码

always @(posedge clk) begin
    phase_acc <= phase_acc + 32'd42949673;  //1MHz载波@50MHz时钟
end

累加值每时钟周期加(2^32 * fout)/fclk，这种定点运算比浮点香多了。调制部分更暴力------直接把基带信号和载波相乘：

verilog 复制代码

assign am_wave = (carrier * (12'd2048 + baseband)) >> 11; //基带DC偏移+调幅

这里基带信号要加个直流偏移避免过调幅，移位操作相当于定点数规格化，比直接截位更稳。

接收端最骚的操作在解调。Matlab的fdatool生成FIR系数，注意导出时要做定点量化：

matlab 复制代码

h = fir1(63, 0.1);  % 10%截止频率
h_quant = round(h * 32767); %16位量化

生成的系数直接喂给Verilog实现的FIR滤波器。手写FIR核心是这个画风：

verilog 复制代码

always @(posedge clk) begin
    //移位寄存器更新
    delay_line <= {delay_line[62:0], am_signal};
    
    //乘累加操作
    for(int i=0; i<64; i=i+1) begin
        product[i] = $signed(delay_line[i]) * coeff[i];
    end
    sum = 0;
    for(int j=0; j<64; j=j+1) begin
        sum = sum + product[j];
    end
    filtered <= sum >>> 15; //数据对齐
end

这个并行结构虽然吃资源，但时序表现比串行实现强太多。注意右移15位对应Matlab的32767量化系数，信号对齐的坑踩过的人都懂。

ModelSim仿真时发现个鬼故事------当基带信号频率接近载波1/10时，解调波形会抽搐。后来发现是FIR过渡带没设计好，回Matlab把滤波器阶数从64提到128阶，立马稳如老狗。

上板实测环节，AD/DA配置要注意这个骚操作：

verilog 复制代码

assign dac_data = am_wave[23:8];  //16位有效位提取
always @(posedge adc_clk) begin
    demod_in <= {adc_data, 8'b0}; //左移8位提升计算精度
end

数据位宽处理不当会导致信噪比血崩，实测有效位损失超过3位时解调信号直接妈见打。

最后说个保命技巧：在Vivado里用XPMCLOCKGEN替代PLL，不同板卡移植时能少掉头发。Quartus用户当我没说，Altera的IP核脾气你们懂的。完整工程已传GitHub，自取时记得star，老铁们的三连是更新的动力！