Transmisja danych

laboratorium

Kierunek studiów:	Informatyka	Rok studiów:	III
Numer grupy:	W1 C2 L4 P4
Rok akademicki:	2012/2013	Semestr:	V

Temat:
Modulacja i demodulacja FSK

Lp.	Nr indeksu	Imię i nazwisko	Data oddania I	Data oddania II	OCENA
1.	78202	Arkadiusz Kurasz	2012-11-14
2.

Termin zajęć:		Prowadzący:
dzień:	Środa	^dr Zygarlicka Małgorzata
godzina:	15:30-16:15

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia „Modulacja i demodulacja FSK” jest zapoznanie się z technikami modulacji z wykorzystaniem sygnałów cyfrowych. Ćwiczenie pokazuje też teoretyczne podstawy z zakresu telekomunikacji, stosowanych modulacji ze szczególnym uwzględnieniem modulacji kluczowania częstotliwości FSK. Kolejnym celem ćwiczenia jest zapoznanie się z obsługą i możliwościami Simulinka w dziedzinie projektowania i pomiarów układów symulacji sygnałów cyfrowych.

2. Wstęp teoretyczny.

W cyfrowych systemach modulacji, podobnie jak w systemach analogowych, fala nośna jest sygnałem harmonicznym o postaci:

��(��) =��₀cos(Ω��+��₀)

Sygnał ten jest określony przez trzy parametry: amplitudę ��₀, pulsację Ω (częstotliwość ��=Ω2�� ) oraz fazę początkową ��₀. Pulsacja Ω (częstotliwość F) jest nazywana pulsacją (częstotliwością) nośną.

Wartości parametrów tej fali są zmieniane skokowo w kolejnych odcinkach czasu, nazywanych przedziałami sygnałowymi (ang. signaling interval). Zmiany te następują w zależności od aktualnie transmitowanego ciągu znaków binarnych o ustalonej długości. Zmianom może podlegać amplituda, faza, częstotliwość lub jednocześnie amplituda i faza. Istotną cechą modulacji cyfrowych jest to, iż w każdym przedziale sygnałowym parametry fali nośnej mogą przybierać wartości jedynie ze zbioru skończonego.

3. Wykaz przyrządów.

Do ćwiczenia wykorzystany został program „Matlab ( Simulink )”.

4. Schematy pomiarowe stosowane w ćwiczeniu.

1. Układ kluczowania i demodulacji FSK

Opis:

„Bernoulli Binary Generator” generuje sygnał zero - jedynkowy, który zostaje poddany kluczowaniu w „Modulatorze FSK”, a potem zdemodulowany w „Demodulatorze FSK”. Za pomocą narzędzia Scope możemy podglądnąć kolejno:

- sygnał binarny

- sygnał zakodowany FSK

- rozkodowany sygnał FSK z powrotem do postaci cyfrowej

Rys. 4.1. Ustawienia bloku zadającego sygnał cyfrowy.

2. Schemat blokowy modulatora FSK

Opis:

Na wejście „In1” podawany jest sygnał z generatora „Bernoulli Binary Generator” binarny o wartości 0 i 1, po czym sygnał idzie dwiema drogami. Pierwsza droga prowadzi bezpośrednio do narzędzia „Product1” w którym sygnał cyfrowy o wartości 1 zamieniany jest na sygnał analogowy o częstotliwości 200*2*pi [rad/sec]. Natomiast druga droga prowadzi pierw przez narzędzie „Logical Operator (NOT)” gdzie sygnał cyfrowy poddawany jest negacji, po czym sygnał trafia do narzędzia „Product”, gdzie sygnał o aktualnej wartości 1 (wejściowe 0) zamieniany jest na sygnał analogowy o częstotliwości 10*2*pi [rad/sec]. Oba sygnały trafiają potem do sumatora „Add” i zsumowany sygnał wychodzi z naszego modułu przez wyjście „Out1”. Podsumowując to, na wyjściu sygnał o wartości początkowej 1 ma teraz wartość analogową o częstotliwości 200*2*pi [rad/sec], natomiast sygnał, którym wszedł jako cyfrowe 0, jest teraz sygnałem analogowym o wartości 10*2*pi [rad/sec].

Rys. 4.2. Parametry bloku Sine Wave.

Rys. 4.3. Parametry bloku Sine Wave 1.

3. Schemat blokowy przedstawiający blok Demodulatora FSK

Opis:

Na wejście „In1” podawany jest sygnał analogowy, który został zakodowany w module „Modulator FSK”. Sygnał przechodzi przez filtr dolnoprzepustowy Bessel'a „Analog Filter Design” o częstotliwości granicznej 11*2*pi [rad/sec], po czym sygnał zostaje przekazany na przekaźnik i otrzymujemy prostokątny sygnał, który jest przekazany na kolejny filtr dolnoprzepustowy, tym razem filtr Butterworth'a, który charakteryzuje się maksymalnie płaską charakterystyką amplitudową w paśmie przenoszenia i znowu przechodząc przez przekaźnik zostaje w narzędziu „Product” ostatecznie zastąpiony stałym sygnałem o wartości 1 po czym zostaje zsumowany z sygnałem o wartości 1, co zwiększa jego amplitudę o 1.

Rys. 4.4. Parametry bloku Analog Filter Design.

Rys. 4.5. Parametry bloku Analog Filter Design1.

Rys. 4.6. Parametry bloku Relay.

Rys. 4.7. Parametry bloku Relay1.

5. Obliczenia parametrów wyznaczonych w ćwiczeniach.

Brak jakichkolwiek obliczeń.

6. Tablice z wynikami otrzymanymi podczas badań.

Brak jakichkolwiek tablic z wynikami.

7. Wykresy sporządzone w oparciu o wyniki pomiarowe.

Rys. 7.1. Przebiegi na kolejnych etapach demodulacji dla całego zakresu symulacji: a) sygnał po kompletnej demodulacji FSK, b) sygnał po modulacji FSK, c) sygnał po filtracji dolnoprzepustowej, d) sygnał po pierwszej filtracji dolnoprzepustowej,

Rys. 7.2. Przebiegi zarejestrowane w bloczku Scope - FSK mod/demod dla całego zakresu czasu symulacji: a) sygnał oryginalny z bloczka Bernoulli Binary Generator, b) sygnał po modulacji FSK, c) sygnał po kompletnej demodulacji FSK.

8. Wnioski sporządzone na podstawie wykonanych badań.

Celem ćwiczenia było zilustrowanie nam sposobu modulacji, demodulacji FSK oraz dodatkowo miało wprowadzić nas w tajniki korzystania z narzędzia Simulink, przeznaczonego do tworzenia schematów blokowych. Mimo kilku drobnych problemów, ćwiczenie zostało pomyślnie zrealizowane, udało zapoznać się z podstawami teoretycznymi FSK poprzez liczne próby i obserwacje zachowań sygnałów wyrysowanych na wykresach w kolejnych etapach modulacji oraz demodulacji.

9. Literatura

• www.wikipedia.pl

• Materiały udostępnione przez p. mgr inż. Małgorzata Zygarlicka

10. Załącznik - Protokół z pomiarów

Brak załączników.

SPRAWOZDANIE Lab. 3 Modulacja i demodulacja FSK

10 | Strona

POLITECHNIKA OPOLSKA

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI

---