10. Demodulatory asynchroniczne

Transkrypt

1 56 0. Deodulaory asychroicze Cele ćwiczeia Badaie właściwości asychroiczej i sychroiczej deodulacji AM. Zapozaie z właściwościai odulacji cyrowych FSK i PSK. Badaie deodulaora FSK i BPSK. Zapozaie z przykładai wykorzysaia liiowych ilrów cyrowych. Asychroicza i sychroicza deodulacja AM Asychroicza deodulacja sygału AM (.8 polegająca a odworzeiu jego obwiedi składa się dwóch operacji: wyprosowaia sygału, ilracji wyprosowaego sygału usuwającej iepożądae składowe wida. W procesorze sygałowy eek prosowaia dwupołówkowego oża zrealizować licząc oduł sygału AM uzyskując s AM ( A0 ( s ( si( ; (5. dla A 0 0 i (0, A0 ( s ( 0. Rozwiięcie w szereg Fouriera odułu siusoidy a posać [4] si x 4 cos x cos 4x cos 6x k cos kx. (5. 4k Zasępując we wzorze (5. oduł ośej jego rozwiięcie w szereg Fouriera (5. uzyskuje się asępujący wzór a oduł sygału AM (dwupołówkowo wyprosoway sygał AM

2 57 s AM ( A A0 4A0 0 s ( ( s ( cos(4 k ( 4k. (5.3 k W dwupołówkowo wyprosoway sygale AM (5.3 oża wyróżić składową sałą rówą A 0 /π, sygał odulujący s ( poożoy przez sałą rówą A 0 /π, ieskończeie wiele sygałów AM o częsoliwościach ośych = k daych 4A wyrażeie 0 ( s ( cos(4 k ( 4k, gdzie k =,, 3, ; ius i ziaa siusa a kosius zieia ylko azę sygału ośego, co ie a wpływu a wido apliudowe sygału AM. Odzyskaie sygału odulującego z wyprosowaego sygału AM (5.3 wyaga usuięcia z iego składowej sałej i wszyskich iepożądaych sygałów AM. Jes o ożliwe, gdy spełioy jes waruek, gdzie o aksyala częsoliwość sygału odulującego; wida sygału odulującego i iepożądaego sygału AM, o częsoliwości ośej =, ie zachodzą a siebie. W układach cyrowych w wyiku aliasigu wida sygałów AM o częsoliwościach ośych = k ogą pojawić się w paśie odzyskaego sygału odulującego zakłócając e sygał. Deodulacja sychroicza składa się, podobie jak asychroicza, z dwóch operacji. Różica polega a y, że w celu odworzeia sygału odulującego, zaias prosowaia sygału AM, oży się sygał AM przez ośą. Możeie sygału AM przez ośą daje w wyiku składowe siusoidale wyprowadzoe wzore

3 58, ( si( 4 cos( ( si( 4 si( ( si( si( ( si( si( 4 cos( ( cos( si( ( cos( si( si( si( ( cos( ( cos( si( si( ( si( s AM (5.4 w kóry dla uproszczeia przyjęo A 0 =. Filracja wyiku ożeia przebiega ideyczie jak przy deodulacji asychroiczej. Wykorzysyway w ćwiczeiu progra deam dokouje asychroiczej i sychroiczej deodulacji sygału AM podawaego z zewąrz a wejście kaału. W deodulaorze sychroiczy ie a układu odzyskiwaia ośej, kórą rzeba dosarczyć z zewąrz a wejście kaału. W ćwiczeiu sygał AM i ośą geeruje progra Geeraor. Progra deam uożliwia syulaiczą obserwację wybraej pary sygałów po pierwszy i drugi eapie deodulacji asychroiczej lub sychroiczej. Paso przepusowe ilru doloprzepusowego wyosi 3,5kHz. Doświadczeie. Badaie asychroiczego i sychroiczego deodulaora AM progra deam.. Zaobserwować przebiegi czasowe i wida apliudowe sygałów po pierwszy i drugi eapie deodulacji AM asychroiczej i sychroiczej. Obserwacji dokoać dla sygałów AM o paraerach częsoliwość ośa = 8 khz, 0 khz, khz, częsoliwość odulująca = 500 Hz, głębokość odulacji = 50%.

4 59. Wyjaśić przyczyę ziekszałceń zdeodulowaego sygału AM o częsoliwości ośej = 0 khz. 3. Zaobserwować eek deodulacji asychroiczej i sychroiczej sygału DSB-SC = 8 khz, = 500 Hz, zierpreować uzyskae wyiki. W sprawozdaiu:. Porówać właściwości odulacji asychroiczej i sychroiczej, zilusrować je 4 wybrayi wykresai.. Zaieścić wyjaśieie zagadień z puków i 3 poleceia. Niekoherey deodulaor FSK Modulacja FSK (od ag. Frequecy Shi Keyig polega a kluczowaiu (ajczęściej dwóch częsoliwości i, zależie od warości sygału biarego s (. Sygał FSK o ciągłej azie day jes wzore s FSK ( Asi s( d, (5.5 0 gdzie: Δ = ( / dewiacja częsoliwości, = ( + / częsoliwości ali ośej, A sała apliuda, s ( sygał odulujący; s ( = dla biu i s ( = dla biu 0. Modulacja FSK jes sosowaa, iędzy iyi, w syseach wąskopasowej elegraii dalekopisowej (ag. Narrow-Bad Direc Priig NBDB i syseach cyrowego selekywego wywołaia (ag. Digial Selecive Callig DSC. W syseach wąskopasowej elegraii dalekopisowej sadardowa dewiacja częsoliwości 85Hz, a odulacji i deodulacji dokouje się dla pośrediej częsoliwości ali ośej (podośej = 500Hz lub 700Hz.

5 60 Pierwszy eape iekohereej deodulacji FSK jes dyskryiacja częsoliwościowa. Filr dyskryiaora powiie zróżicować apliudy rageów sygału różiących się częsoliwością chwilową. Po dyskryiacji asępuje asychroicza deodulacja AM, w kórej zaias obliczaia warości bezwzględej sygału (prosowaia częso oblicza się kwadra sygału. Sygał cyrowy odzyskuje się dokoując progowaia przebiegu uzyskaego w wyiku deodulacji AM. Rysuek 5. przedsawia schea blokowy deodulaora FSK, kóry jes realizoway przez progra defsk baday w bieżący ćwiczeiu. LPF ( + s FSK ( HPF ( + LPF AM s ( Rys. 5.. Schea blokowy iekohereego deodulaora FSK; LPF i HPF ilry dyskryiaorów częsoliwościowych (doloprzepusowy i góroprzepusowy, ( podoszeie do kwadrau, LPF AM ilr doloprzepusowy deodulaora AM Progra defsk dokouje iekohereej deodulacji sygału FSK podawaego z zewąrz a wejście kaału urządzeia EZ-KIT. W ćwiczeiu źródłe sygału FSK jes progra Geeraor, geerujący sygał o częsoliwość podośej 500 Hz, dewiacji 85 Hz i szybkości odulacji 00 bodów. Sygałe odulujący jes ciąg biów a przeia 0 i. Progra deodulaora FSK defsk jes zaprojekoway do deodulacji sygału FSK o paraerach sygału geerowaego przez progra Geeraor. Doświdczeie. Badaie iekohereego deodulaora FSK progra defsk.. Zaobserwować przebiegi czasowe i wida apliudowe

6 6 sygału FSK, sygałów po kolejych eapach deodulacji iekohereej a wyjściach dyskryiaorów, a wyjściu suaora, a wejściu i wyjściu układu progującego.. Zbadać odporość deodulaora FSK a szuy uruchoić drugi progra Geeraor, rodzaj sygału usawić a szu, obserwując wyik deodulacji zwiększać pozio szuu, aż do zaobserwowaia błędów deodulacji, zapisać sosuek sygału do szuu SNR, przy kóry powiły się błędy. W sprawozdaiu:. Zaieścić 4 wybrae wykresy.. Opisać wykresy.

7 6. Deodulaory sychroicze z azową pęlą sprzężeia zwroego Cele ćwiczeia Badaie właściwości pęli azowej. Badaie układu Cosasa do odwarzaia ośej sygału AM-SC. Badaie układu Cosasa do odwarzaia ośych sygału QAM. Deodulacja sychroicza polegająca a ożeiu zodulowaego sygału przez odzyskaą ośą jes pojęciowo prosa, układowo i prograowo ożeie jes obecie ławo realizowale ale isoy problee jes odzyskaie ośej z sygału zodulowaego. Powszechie sosuje się w y celu układy z azową pęlą sprzężeia zwroego PLL (Phase-locked Loop. Pęle azowe ogą pracować z sygałai siusoidalyi lub prosokąyi (ipulsowyi. Realizacja pęli PLL a procesorze sygałowy ie przedsawia większego probleu podlega jedak isoy ograiczeio. Wido Fouriera przewarzaych sygałów powio ieścić się w paśie podsawowy i ie przekraczać połowy częsoliwości próbkowaia, co ławo spełić sosując sygały siusoidale, a bardzo rudo sosując sygały prosokąe. Pęla azowa Klasycza pęla azowa przedsawioa a rysuku składa się z deekora azy, geeraora przesrajaego apięcie VCO (Volage Corolled Oscillaor i ilru doloprzepusowego LPF.

8 63 deekor azy cos(ω 0.5(si(ω +Δφ + siδφ LPF 0.5siΔφ VCO si(ω+δφ si(ω+δφ Rys.. Fazowa pęla sprzężeia zwroego W saie sychroizacji Eleey układu PLL ogą być ławo realizowale przez procesor sygałowy. Deekor azy realizoway jes przez ożeie a ilr doloprzepusowy jako ilr IIR pierwszego rzędu. Realizacja geeraora VCO Geeraor VCO w pierwszej kolejości oblicza akualą uorowaą azę sygału według wzoru rekurecyjego gdzie przyros azy jes zależy od apięcia serującego;. Obliczeia są wykoywae w jedy akcie zegara a liczbach sałoprzecikowych z przedziału, przepełieie powoduje ziejszeie wyiku o, ak aby wyik ieścił się w przedziale, w rezulacie aza zieia się okresowo z okrese rówy. Dla akualej azy obliczaa jes warość sygału, gdzie sie jes ukcją z biblioeki TMS30C55x DSPLIB. Jeśli rzeba uzyskać dwa sygały przesuięe w azie p. o, o azę drugiego sygału oża obliczyć poprzez dodaie do azy pierwszego sygału odpowiediej warości, asępie oblicza się warości ukcji sie dla obu az. Przesuięcie azy już obliczoego sygału siusoidalego jes o wiele bardziej skoplikowae iż odyikacja azy i dodakowe obliczeie warości ukcji sie, co zajuje łączie ylko 0 aków zegara. Doświdczeie. Badaie pęli azowej progra aipll.

9 64. Zaobserwować sychroizację pęli PLL obserwując krzywe Lissajous częsoliwość VCO = khz.. Zaobserwować sychroizację pęli PLL dzielika częsoliwości obserwując krzywe Lissajous częsoliwość VCO =6 khz. 3. Zaobserwować działaie deodulaora FSK. W sprawozdaiu:. Zaieścić 4 wybrae wykresy.. Opisać wykresy. Pęla Cosasa Do odwarzaia ośej sygałów AM-SC sosuje się układ Cosasa przedsawioy rysuku, blok VLPF o ilr doloprzepusowy o bardzo ałej częsoliwości graiczej, rzędu kilku Herców. 0.5(( cos(ω +Δφ + cosδφ LPF 0.5(cosΔφ = u O( cos(ω+δφ s AM-SC( = = (cos(ω VCO si(ω+δφ (/8 (siδφ VLPF (/8 (siδφ 0.5((si(ω +Δφ + siδφ LPF 0.5(siΔφ Rys.. Układ Cosasa do odwarzaia ośej sygału AM-SC W warukach sychroizacji, gdy, i sygał wyjściowy jes odzyskay sygałe odulujący. Układ Cosasa z rysuku oże pełić ukcję deodulaora sygałów AM-SC,

10 65 AM i BPSK. Układ ie adaje się do deodulacji sygałów z odulacją kwadraurową QPSK i QAM. Deodulacja sygału QAM Sygał QAM day jes wzore s QAM ( I( cos( Q( si( ; (. gdzie: I( składowa syazowa, Q( składowa kwadraurowa. Deodulacja sychroicza sygału QAM wyaga odworzeia ośej syazowej i kwadraurowej. W y celu powszechie sosuje się układ Cosasa przedsawioy rysuku 3.

11 66 s QAM( = = I(cos(ω + Q(si(ω 0.5I(( cos(ω +Δφ + cosδφ + 0.5Q((si(ω +Δφ + siδφ LPF 0.5I( cosδφ 0.5b( siδφ = u O( ( 3 cos(ω+δφ VCO si(ω+δφ VLPF u O( u O( (u O( u O( + + LPF ( 3 0.5I((si(ω +Δφ + siδφ Q(( cosδφ cos(ω +Δφ 0.5Q( cosδφ 0.5I( siδφ = u O( Rys. 3. Układ Cosasa do odwarzaia ośej sygału QAM Poiary Układy Cosasa ajlepiej sychroizują się, gdy sygał wejściowy ie jes zoduloway ( =, a( = i b( = Napięie u serujące geeraore VCO powio zależeć ylko od różicy az iędzy ośą a sygałe geeroway przez VCO. Doświdczeie. Badaie deodulaora QAM progra aiqam_pll_cosas.. Zaobserwować sychroizację pęli PLL obserwując krzywe Lissajous częsoliwość VCO = khz.. Usawić pozio apięcia wejściowego ak, aby było iezaczie iejsze od apięcia geeraora VCO.

12 67 3. Zaobserwować działaie deodulaora QAM dla różych ypów odulacji: QPSK, QAM, 6QAM. 4. Zaobserwować działaie deodulaora QAM dla różych częsoliwości ośej i różych szybkości odulacji. W sprawozdaiu:. Opisać wyiki dla jedego ypu odulacji.. Zaieścić wykresy.