Transmisja danych

laboratorium

Kierunek studiów:	Informatyka	Rok studiów:	III
Numer grupy:	L3
Rok akademicki:	2009/2010	Semestr:	V

Temat:
Modulacja i demodulacja FSK

Lp.	Imię	Nazwisko	Data oddania I	Data oddania II	OCENA
1.	Michał	Kostka
2.	Marek	Piechota

Termin zajęć:		Prowadzący:
dzień:	Środa	^mgr inż. Małgorzata Zygarlicka
godzina:	09.15

I. 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.

II. 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.

III. Wykaz przyrządów.

W tym ćwiczeniu korzystaliśmy tylko z Matlaba ( Simulink ).

IV. Schematy pomiarowe stosowane w ćwiczeniu oraz wykresy sporządzone w oparciu o wyniki pomiarowe.

1. Układ kluczowania i demodulacji FSK

Opis:

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

- sygnał binarny

- sygnał zakodowany FSK

- rozkodowany sygnał FSK z powrotem do postaci cyfrowej

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].

Co dzieje się kolejno na poszczególnych etapach modulacji widać na wykresie, który otrzymamy przez dodanie narzędzia „Scope” zgodnie z poniższym schematem:

Na wykresie otrzymamy kolejno:

- sygnał cyfrowy po negacji

- sygnał analogowy otrzymany z zanegowanego sygnału cyfrowego

- analogowy sygnał wyjściowy

- sygnał analogowy otrzymany z wejściowego sygnału cyfrowego

- wejściowy sygnał cyfrowy

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.

Na poniższym wykresie otrzymamy kolejno:

- sygnał zmodulowany

- sygnał po pierwszej filtracji dolnoprzepustowej Bessel'a

- sygnał filtracji dolnoprzepustowej Butterworth'a

- wyjściowy sygnał cyfrowy otrzymany po kompletnej demodulacji FSK

VII. Wnioski sporządzone na podstawie wykonanych badań.

Powyższe ćwiczenie miało na celu zilustrowanie nam sposobu modulacji, demodulacji FSK oraz dodatkowo nauczyć nas korzystać z narzędzia Simulink do tworzenia schematów blokowych. Po napotkaniu licznej ilości przeszkód i problemów, ostatecznie udało się zrealizować ćwiczenie i zapoznać się z podstawami teoretycznymi FSK poprzez liczne próby i obserwacje zachowań sygnały na wykresach w kolejnych etapach modulacji-demodulacji. W załączonych wskazówkach do ćwiczenia wystąpiły drobne niezgodności w porównaniu do otrzymanych przez nas wyników, ale po wstępnej analizie schematów blokowych i otrzymanych na ich podstawie wykresów nie zauważyliśmy niczego, co mogłoby wskazywać na błąd w konfiguracji układu. Różnica polega na tym, że w otrzymanych wskazówkach sygnał wyjściowy był w stosunku do sygnału wejściowego odwrócony, a w otrzymanych przez nas wynikach sygnał wyjściowy jest w stosunku do wejściowego zwiększony na amplitudzie o 1.

VIII. Literatura

• Materiały udostępnione przez p. mgr inż. Małgorzata Zygarlicka

SPRAWOZDANIE Lab. 3 - Modulacja i demodulacja FSK

5 | Strona

POLITECHNIKA OPOLSKA

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI

---