background image

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława 

Staszica w Krakowie 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki 

 
 
 
 
 
 
 
 

Systemy Teleinformatyczne 

 

Temat: MODULACJA I DEMODULACJA FAZY 

 

Laboratorium nr 6 

 

 
 

 

 
 

Data wykonania ćwiczenia:    
26.05.2008   
 
Wykonali:                        
Wołoszyn Jerzy 
Para Łukasz 
 
Rok IV       grupa:  MK  

Rok akademicki:  2007/2008 

background image

I. 

CEL ĆWICZENIA: 
Celem ćwiczenia jest wprowadzenie do zagadnienia modulacji i demodulacji fazy, poznanie podstaw matematycznych oraz metod 
wytwarzania sygnału zmodulowanego fazowo, poznanie podstawowych sposobów demodulacji sygnału zmodulowanego fazowo, 
poznanie podstawowych różnic w stosunku do modulacji częstotliwościowej oraz poznanie metod obliczania i określenia 
podstawowych parametrów określających właściwości sygnału zmodulowanego. 

 

II. 

ZADANIA DO WYKONANIA: 
1.  ANALIZA MATEMATYCZNA SYGNAŁÓW ZMODULOWANYCH FAZOWO. 

2

30

2  

7

30  

10

10

200

500  

Zbudowany układ z przebiegami czasowymi. 

 

Przebiegi czasowe: 

 

SYGNAL 1

SYGNAL 2

SYGNAL 3

sin

Trigonometric

Function5

sin

Trigonometric

Function4

sin

Trigonometric

Function3

cos

Trigonometric

Function2

sin

Trigonometric

Function1

cos

Trigonometric

Function

Scope1

Scope

Ramp

200

Gain7

500

Gain6

10^6

Gain5

10

Gain4

7

Gain3

30

Gain2

2

Gain1

2

Gain

30

Constant

SYGNAL 1

SYGNAL 2

SY GNAL 3

background image

 

Parametry obliczone: 
Parametr \ Sygnał 1  2 

Przybliżona szerokość pasma  

6Hz 

11Hz 

3,7KHz 

Maks. Dewiacja fazy 

30,98 

180 

 Postać sygnału f

m

(t) 

2  

7

30 

500  

 
Układ do generowania sygnału zmodulowanego fazowao: 

 

Szerokości pasma i widmo dla sygnału 1: 

 

Szerokość pasma BW=6Hz 

 
 
 

PARAMETRY SYMULACJI:

MAX step size: 1/80000

SIM time: 1-10[s]

Zero-Order

Hold

VCO

Voltage-Controlled

Oscillator

B-FFT

Spectrum

Scope

Sine Wave

Scope

du/dt

Derivative

pochodna sy gnalu

sy gnal zmodulowany
  f azowo

background image

Przebiegi czasowe: 

 

 
Szerokości pasma i widmo dla sygnału 2: 

 

Szerokość pasma BW=11Hz 

Przebiegi czasowe: 

 

background image

Szerokości pasma i widmo dla sygnału 3: 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

2.  DETEKCJA FAZY Z UŻYCIEM DEMODULATORA RÓŻNICZKUJACEGO I DETEKTORA OBWIEDNII. 

 

JEDNOTONOWY SYGNAŁ INFORMACYJNY. 

 

Rys. 2.1a schemat układu. 

 

 

Rys. 2.2a schemat układu dopasowującego. 

 

 

Rys. 2.3a widmo sygnału zmodulowanego. 

 
 

DEMODULATOR FAZY

MODULATOR FAZY

Parametry symulacji:

Czas symulacji: 1[s]

Max krok: 1/80000

Relative tolerance: 1e-9

500

Wartosc

rezystancji

[Ohm]

VCO

Voltage-Controlled

Oscillator

Nosna 2000 Hz

Czulosc 20 Hz/V

In1

Out1

Uklad

dopasowujacy

Syganal

modulujacy

Frequency:10Hz

Amplitude:1

B-FFT

Spectrum

Scope

Persistance: ON

2.65

Skladowa

stala

Scope

ST:1/10000

0.00001

Pojemnosc

kondensatora

[F]

1

s

Integrator

Input

C

R

Output

Diode Output

Envelope Detector

du/dt

Derivative1

du/dt

Derivative

Sy gnal wchodz do detektora

Sy gnal zmodulowany

f azowo

Sy gnal zmodulowany
f azowo

f m

Sy gnal po detekcji przed dopasowaniem

Widmo sy gnalu zmodulowanego

Sy gnal po detekcji

przed scalkowaniem

Sy gnal
po detekcji
i dopasowaniu

df m/dt

Sy gnaly  f m i df m/dt

1

Out1

0.0215

Wzmocnienie

95.7

Skladowa

stala

ST:1/40000

FDATool

Digital

Filter Design

FDP

Fpass:300Hz
Fstop:350Hz

1

In1

background image

 

 

Rys. 2.3a przebiegi czasowe sygnałów. 

 

  Zajmowane pasmo częstotliwości. 
 

Odczyt zajmowanego pasma częstotliwości z analizatora widma: 
 

kHz

BW

FM

5

,

2

 

 
 
Obliczanie zajmowanego pasma częstotliwości: 
 

dt

df

k

m

p

C

i

+

=

ω

ω

 

dt

df

k

m

p

C

i

=

=

Δ

ω

ω

ω

 

kHz

dt

df

k

BW

m

m

p

m

PM

533

,

2

)

10

2

10

2

2

20

(

2

)

(

2

)

(

2

=

+

=

+

=

+

Δ

π

π

π

ω

ω

ω

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

3.  DETEKCJA Z UŻYCIEM UKŁADU ZLICZANIA IMPULSÓW. 

 

a)  JEDNOTONOWY SYGNAŁ INFORMACYJNY. 

 

 

 

Rys. 3.1a schemat układu. 

 
 

 

Rys. 3.2a schemat układu dopasowującego. 

 
 
 

 

Rys. 3.3a schemat układu generatora impulsów. 

 

 

Upper L:2

Lower:0

Prostownik

1-polowkowy

Upper L:2

Lower L:-2

Parametry symulacji:

Czas symulacji: 1[s]

Max krok: 1/80000

Relative tolerance: 1e-9

MODULATOR

DEMODULATOR

In1

Out1

Uklad 

Dopasowujacy

Syg. modulujacy

Czestotliwosc:30[Hz]

Amplituda:1[V]

Scope

Saturation1

Saturation

du/dt

Pochodna

VCO

Modulator FM/PM

Nosna:1000[Hz]

Czulosc:300[Hz/V]

Amplituda:20[V]

In1

Out1

Generator

Impulsow

butter

Analog

Filter Design

FDP

Passband Edge:50Hz

f m(t)

f m(t)

Sy gnal zmodulowany

czestotliwosciowo/f azowo

Sy gnal zmodulowany
czestotliwosciowo/f azowo

Sy gnal

Prostokatny

Sy gnal

Prostokatny

Sy gnal zrozniczkoway

1-polowkowy

Sy gnal zrozniczkoway

1-polowkowy

Sy gnal z Generatora Impulsow

Sy gnal po demodulacji

Sy gnal modulujacy
Sy gnal po demodulacji

1

Out1

Transport

Delay

16.66

Gain

3.3315

Constant

1

In1

Generator impulsow

Rising Edge

Count and Hit

Max Count:1

Hit Value:2

Upper L:2

Lower L: 0
Prostownik

1-polowkowy

Delay:0.0002[s]

Upper L:1
Lower L:2

1

Out1

Transport

Delay

Saturation1

Saturation

2

Gain

Clk

Rst

Cnt

Hit

Up

Counter

1

In1

WE sy gnal zrozniczkowany

WY  sy gnal impulsowy  o niewielkiej

stalej szerokosci impulsow

background image

 

Rys. 3.4a przebiegi czasowe sygnałów. 

 

b)  DWUTONOWY SYGNAŁ INFORMACYJNY. 

 

 

Rys. 3.1b schemat układu. 

 

Upper L:2

Lower:0

Prostownik

1-polowkowy

Upper L:2

Lower L:-2

Parametry symulacji:

Czas symulacji: 1[s]

Max krok: 1/80000

Relative tolerance: 1e-9

MODULATOR

DEMODULATOR

In1

Out1

Uklad 

Dopasowujacy

Syg. modulujacy

Czestotliwosc:40[Hz]

Amplituda:1[V]

Syg. modulujacy

Czestotliwosc:30[Hz]

Amplituda:1[V]

Scope

Saturation1

Saturation

du/dt

Pochodna

VCO

Modulator FM/PM

Nosna:1000[Hz]

Czulosc:300[Hz/V]

Amplituda:20[V]

In1

Out1

Generator

Impulsow

butter

Analog

Filter Design

FDP

Passband Edge:50Hz

f m(t)

f m(t)

Sy gnal zmodulowany

czestotliwosciowo/f azowo

Sy gnal zmodulowany
czestotliwosciowo/f azowo

Sy gnal

Prostokatny

Sy gnal

Prostokatny

Sy gnal zrozniczkoway

1-polowkowy

Sy gnal zrozniczkoway

1-polowkowy

Sy gnal z Generatora Impulsow

Sy gnal po demodulacji

Sy gnal modulujacy
Sy gnal po demodulacji

1

Out1

Transport

Delay

16.66

Gain

3.3315

Constant

1

In1

background image

Rys. 3.2b schemat układu dopasowującego. 

 

 

Rys. 3.3b schemat układu generatora impulsów. 

 

 

Rys. 3.4b przebiegi czasowe sygnałów. 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Generator impulsow

Rising Edge

Count and Hit

Max Count:1

Hit Value:2

Upper L:2

Lower L: 0
Prostownik

1-polowkowy

Delay:0.0002[s]

Upper L:1
Lower L:0

1

Out1

Transport

Delay

Saturation1

Saturation

2

Gain

Clk

Rst

Cnt

Hit

Up

Counter

1

In1

WE sy gnal zrozniczkowany

WY  sy gnal impulsowy  o niewielkiej

stalej szerokosci impulsow

background image

4.  DETEKCJA FAZOWA Z UŻYCIEM ZAMKNIĘTEJ PĘTLI FAZOWEJ PLL. 

 

Zbudowany układ dla sygnału jednotonowego: 

 

Układ dopasowujący: 

 

Przebiegi czasowe: 

 

 

 

PARAMETRY SYMULACJI:

MAX step size: 1/80000

SIM time: 10[s]

NADAJNIK FM

Widmo sygnalu zmodulowanego

In1 Out1

uklad 

dopasowujacy

sygnal 

modulujacy

10Hz

sygnal 

bledu

Zero-Order

Hold

VCO

Voltage-Controlled

Oscillator1

VCO

Voltage-Controlled

Oscillator

B-FFT

Spectrum

Scope

Scope

Product

(detektor fazy)

1

s

Integrator

du/dt

Derivative

butter

Analog

Filter Design1

butter

Analog

Filter Design

pochodna sy gnalu

sy gnal zmodulowany

  f azowo

f m(t)

1

Out1

Product

6000

Constant

u+0.0015

Bias

1

In1

background image

Widmo częstotliwościowe: 

 

Nastawione parametry: 

 

 
 
 
 
 
 
 

background image

Zbudowany układ dla sygnału dwutonowego: 

 

Przebiegi czasowe: 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

PARAMETRY SYMULACJI:

MAX step size: 1/80000

SIM time: 10[s]

NADAJNIK FM

Widmo sygnalu zmodulowanego

In1 Out1

uklad 

dopasowujacy

sygnal 

modulujacy2

15Hz

sygnal 

modulujacy

10Hz

sygnal 

bledu

Zero-Order

Hold

VCO

Voltage-Controlled

Oscillator1

VCO

Voltage-Controlled

Oscillator

B-FFT

Spectrum

Scope

Scope

Product

(detektor fazy)

1

s

Integrator

du/dt

Derivative

butter

Analog

Filter Design1

butter

Analog

Filter Design

pochodna sy gnalu

sy gnal zmodulowany

  f azowo

f m(t)

f m(t)

background image

Widmo częstotliwościowe: 

 

 

 

III. 

WNIOSKI. 
Z przeprowadzonego ćwiczenia wynika, że metody modulowania i odbierania sygnałów nośnych przy modulacji fazowej są 
identyczne jak przy modulacji częstotliwościowej z tym, że w układzie dodaje się odpowiednio integrator lub układ różniczkujący. 
System modulacji częstotliwościowej wymaga zastosowania integratora w modulatorze, a system modulacji fazowej w 
demodulatorze. W sytuacjach gdy należy zastosować wiele odbiorników i tylko jeden nadajnik, a integratory są kosztowne, to 
modulacji częstotliwościowa okaże się tańsza w realizacji niż modulacja fazowa. Należy również zwrócić uwagę na to, że 
scałkowanie sygnału informacyjnego przed wysłaniem go drogą radiową może zmniejszyć jego odporność na zakłócenia. 
Modulacja fazy jest rzadko używana w systemach analogowych, gdyż modulacja częstotliwości (FM) pozwala na zastosowanie 
prostszych modulatorów i demodulatorów sygnału, sygnał modulowany fazowo można przekształcić na sygnał modulowany 
częstotliwościowo i w ten sposób dokonuje się zazwyczaj demodulacji PM. Modulacja fazy jest natomiast szeroko stosowana w 
transmisji cyfrowej. 


Document Outline