Sayısal Modulasyon/Demodulasyon Deneyi

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Sayısal Modulasyon/Demodulasyon Deneyi"

Nergis Kurtuluş
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Mikrodalga ve İletişim Laboratuvarı Deney Föyü Sayısal Modulasyon/Demodulasyon Deneyi (FSK, PSK, 8PSK, ASK, QAM Modulasyonları ) Deneyde uygulanaak kurallar 1. Deney föyünü dikkatli okuyunuz, 2 saati aşmayaak olan bu deneyin lisans öğrenileri için tekrarı mümkün değildir. Bu nedenle deney raporunun deneyde edinilen gözlemleri kaydetmeleri niteliğini de taşıyaaktır. 2. Deneyin ilerleyen kısımlarında yapılaak işlemlerin nasıl yapılaağı öğrenilerin ilk kısımlarında öğrendiklerini kullanma yeteneğine bağlıdır.. 3. Bu deneyde Agilent E4438C Vektör sinyal generatörü modulator olarak kullanılaaktır. 4. Tektronix WCA380 Vektör Sinyal Analizörü demodulator olarak kullanılaaktır. 5. Taşıyıı frekansı 433 MHz yada 318 MHz, data hızı 24.3 ksymbol/s, 5 dbm verii güüyle yapılaaktır. 6. Sinya generatörünün yüksüz (50 ohmluk bir yük, anten) çalıştırılması tehlikelidir. 7. Her iki ihazında kullanımlarında saklama (SAVE) yada silme (DELETE) işlemi kullanılmamalıdır. 8. Bu ihazlara network kablosu, seri port yada başka bir bağlantı ile bağlanılması ihazların yazılımlarının korunması açısından sakınalıdır. 9. Her iki ihazında mekanik zorlanmalara, titreşimli hareket ettirmelere, darbelere, yüksek voltajlara karşı korunması gerekmektedir. 10. Bu ihazların amaçları dışında kullanılması kesinlikle yasaktır. 1

FSK (Frequeny-shift keying) modulasyonu : Frekans kaydırmalı modulasyon gönderileek data bitlerine göre öneden belirlenmiş frekans bölgelerine taşıyıı frekansının ötelenmesi işlemidir.

İkili FSK Modulasyonu Minimum Frequeny Shift Keying(MFSK): FSK modulasyonundaki keskin frekans geçişlerini azaltmak için bilgi işareti bir sinüs formuna dönüştürülmüş, (1) denkleminde m ( t) = ± 1.

Gaussian Frequeny Shift Keying(GFSK): MFSK de kullanılan sinüs darbesi sembol periyodundan dışarı biraz daha taşabilen bir Gauss darbesi ile yer değiştirilir.

2 FSK (Frequeny-shift keying) modulasyonu : Frekans kaydırmalı modulasyon gönderileek data bitlerine göre öneden belirlenmiş frekans bölgelerine taşıyıı frekansının ötelenmesi işlemidir. s( t) = V os(2π f + m( t). Δf t (1) ) Burada m(t)= ± 1 ve Δf : frekans salınım miktarı, f : taşıyıı frekansı, V : taşıyıı genliği Şekil 1. İkili FSK Modulasyonu Minimum Frequeny Shift Keying(MFSK): FSK modulasyonundaki keskin frekans geçişlerini azaltmak için bilgi işareti bir sinüs formuna dönüştürülmüş, (1) denkleminde m ( t) = ± 1.sin 2π. Δf. t işareti bir sembol periyodu için kullanılır. Burada frekans salınımı sembol hızının yarısına denk düşmektedir. Gaussian Frequeny Shift Keying(GFSK): MFSK de kullanılan sinüs darbesi sembol periyodundan dışarı biraz daha taşabilen bir Gauss darbesi ile yer değiştirilir. Audio frequeny-shift keying (AFSK) Sayısal dataların ses tonları ile gösterildiği bir sayısal modulasyon türüdür. Phase Shift Keying (PSK): FSK de olan taşıyıı frekansını değiştirmek yerine PSK da taşıyıının fazı kaydırılır. ΔΦ faz salınımını gösterir, BPSK için faz salınımı 90 deree, QPSK için 45 deredir. s( t) = V os(2π ft + m( t). ΔΦ) (2) Karesel koordinatlarda BPSK gerçel eksende +1 yada -1 değeri alır, QPSK (quadrature phase shift keying) için faz salınımı 45 deree olur(şekil 1). 2

Amplitude Shift Keying (ASK): ASK taşıyıı frekansının açılıp kapanması ile yapılan en basit modulasyon türüdür. s( t) = m( t). V os(2πf t) (3) Burada m(t)=0 veya 1 olmaktadır.

3 Quadrature QPSK BPSK In Phase Figure 2. Karesel Koordinatlarda faz modulasyonu biçimleri. Faz modulasyonu aşağıda anlatılaak olan QAM modulatörü ve demodülatörü ile sabit genlik ilkesi ile gerçekleştirilir. Amplitude Shift Keying (ASK): ASK taşıyıı frekansının açılıp kapanması ile yapılan en basit modulasyon türüdür. s( t) = m( t). V os(2πf t) (3) Burada m(t)=0 veya 1 olmaktadır. Alternatif olarak RFID( RF identity ard) uygulamalarında m(t)=0.9 değeri 0 için ve m(t)=1 değeri 1 için (3) denkleminde kullanılır. Quadrature Amplitude Modulation (QAM): QPSK modulasyonunda bir sembol vektörü bir daire üzerinde sabit genlikle yer alırken QAM modulasyonunda sembol değerleri değişken genlikte vektörler (Şekil 3 de olduğu gibi) olur. 16 QAM > m(t)=1+j QAM > m(t)=1-0.33j > m(t)=1-j Şekil 3. QAM ve 16-QAM Modulasyonları S( t) = m( t).(os2π f t + jsin 2πf t) (4) 3

4 1. Frekans ve çıkış güünün ayarlanması, E4438C Vektör Sinyal üreteini çalıştırınız. Başlangıç durumu Frekans butonu ile frekans ayarını seçiniz Frekans değerini (433 MHz) sayısal tuşlardan giriniz Frekans değerni sonuçlandırınız Frekans ayarlanmıştır. Genlik butonunda basınız. Güç değerini (5 dbm) sayısal tuşlardan giriniz. Güç değerini sonuçlandırınız 4

5 2. Modulasyon tipinin ayarlanması Güç ve taşıyıı frekansı ayarlanmıştır. Modulasyon tipi için seçiniz Custom düğmesi ile geleneksel modulasyon tipini seçiniz Sonra keyfi dalga şekli üretei seçeneğini seçiniz Sayısal modulasyonu etkinleştiriniz( On yapınız). Bu penerede iki ayar seçeneği kullanılaaktır. Sayısal Modulasyon tanımlamayı seçiniz 5

6 Modulasyon tipini seçiniz, Modulation Type>FSK>2-Lvl FSK, Return ile bu penereye dönünüz Filitre kesim frekans ve tipini seçiniz, Filter>Selet>Nyquist>Alpha=0.5, Return ile bu penereye dönünüz Sembol Hızını seçiniz (Symbol Rate = ksps) Frekans salınımı (deviation) nı ayarlayınız, Modulation Type>FSK>Frequeny deviation>2 khz Return ile bu penereye dönünüz 3. Modulasyonlu işaretin çıkışa verilmesi Eğer ihazın RF Output kısmında bir anten bağlı ise RF On/Off düğmesinden RF i ON yapınız. BU CİHAZIN ÇIKIŞINDA BİR YÜK(Anten) BAĞLI DEĞİLSE RF İ ASLA ON YAPMAYINIZ! 6

7 4. Modulasyonun İnelenmesi Vektör sinyal analizör (WCA380) ünde iki ana ayar menüsü vardır, SETAP (MAIN, FREQ, SPAN, REF) ve CONFIG (MODE, SETUP, VIEW, UTILITY). ROLL analizörün çalışmasını veya durmasını sağlar, BLOCK çalışmanın belirli bir frame örnekleme yaptıktan sonra durmasını sağlar. Şekil. WCA380 Analizörün Kontrol Paneli SETUP kısmında MAIN düğmesi ile çalışma frekansı bölgesi (taşıyıı frekansı) seçilir, FREQ düğmesi ile çalışma frekansı (taşıyıı frekansı) seçilir, SPAN düğmesi ile çalışma frekans aralığı (baseband frekansı) seçilir, REF düğmesi, güç referans düğmesi yada gürültü tabanını azaltma veya artırma işlemleri için kullanılır. CONFIG kısmında MODE çalışma biçimini seçer SETUP seçilen biçimde düzenlemeler yapar, VIEW bölümü A, B, C, D penereleri üzerinde gösterileek/çizdirileek grafiklerin belirlenmesini sağlar UTILITY kısmı işaret veya seçilen biçimlerin saklanması için kullanılır. Vektör Sinyal analizörünü çalıştırınız Frekans bandı için 10MHz-3 GHz kısmını seçiniz. IF modu için NORMAL biçimini seçiniz. SPAN düğmesi ile çalışma frekans aralığını 100 khz, FREQ düğmesi ile çalışma frekansını 433 MHz e ayarlayınız. ROLL düğmesine basarak, işaretin frekans bölgesindeki karakteristiğini gözlemleyiniz REF düğmesini kullanarak, işaretin gürültü tabanını 30 db aşağı çekiniz(-30 db).

8 MODE düğmesine basarak çalışma biçimini seçiniz (MODE>More>More>Digital Demodulation) C peneresini mause yada doğrudan C tuşuna basarak seçiniz. Manual Setup menusunden Modulasyon Tipini GFSK ya, ve Symbol Rate i 24.3 khz (24.3 ksps) e ayarlayınız. ROLL ile çalışmayı tekrar başlatınız. Yapılaak işler, 1. Deney: Alııda Alpha/BT=0.5 için İşaretin bant genişliğini ölçünüz, D peneresinden hata mesafesini yaklaşık bulunuz C peneresinden 1 bite (Unit) karşılık gelen frekans ölçeğini kaydediniz C peneresinden offset frekansını okuyunuz 2. Deney: Sinyal generatöründe frkans salınımını 4 khz e çıkararak yukarıdaki 4 adımı tekrarlayınız. 3. Deney: Yukarıdaki frekans salınımı 2 khz ve 4 khz için yapılan ölçmeleri gürültü tabanı 0 yada 10 db olduğu bir durum için tekrar yapınız. 4. Deney: Sinyal generatöründe modulasyon tipini 4 QAM modulasyonuna, filitre parametresini alpha=0.5 e getiriniz. Analizörde C düğmesini kullanarak modulasyon biçimini QPSK modulasyonuna getiriniz. Alııda işaretin bant genişliğini A penereisnden, hata mesafesi ve offset frekansını C ve D penerelindeki işaretlerden faydalanarak bulunuz. 5. Deney: Sinyal generatöründe modulasyon tipini 16QAM ve işaret seviyesini 10 dbm değerine getiriniz. Analizörün C menüsünden modulasyon tipini 16 QAM moduna getiriniz. Gürültü tabanını değiştirerek demodulatörün hata yapmaya başladığı gürültü eşik seviyesini bulunuz. 6.Deney: 16 QAM demodulasyonunu alıının sembol örnekleme frekansı 24.2 khz ve 24.4 KHz için yapıp yapamadığını gözlemleyiniz. 7. Deney: 16 QAM ve örnekleme frekansı 24.3 ksps için alıı merkez frekansını değiştirerek, alıının kaç Hz lik bir offset frekansını tolere etttiğini bulunuz. 8. Deney: Deney sorumlusu deneyin sonunda belirteektir. 8

9 9

10 10

Benzer belgeler

ASK modülasyonu ve demodülasyonu incelemek. Manchester kodlamayı ASK ya uygulamak. Gürültünün ASK üzerine etkisini incelemek.

1. ASK MODÜLASYONU 1.1 Amaçlar ASK modülasyonu ve demodülasyonu inelemek. Manhester kodlamayı ASK ya uygulamak. Gürültünün ASK üzerine etkisini inelemek. 1.2 Ön Hazırlık 1. Manhester kodlama tekniğini