Allgemeiner Teil
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Labor Digitale Modulation Allgemeiner Teil Titel der Übung: Übungsnummer: Übungsplatz: Datum der Übung: Klasse: Schriftführer: Übungsteilnehmer: Digitale Modulation QASK II / 8 4 5.12.2006 5BHELI Reim Erich Antony Andreas Hager Andreas Reim Erich Schneider Bernhard Hager Andreas arbeitete in der Gruppe 3b, da dort nur 2 Schüler anwesend waren. Inhaltsverzeichnis Allgemeiner Teil….............................................................................…..… 1 Inhaltsverzeichnis…………….....……………………………………..…..….. 1 1. Aufgabenstellung……………………..................................................... 2 2. Aufbau des Modulators.........…………..….....………………................. 2 2.1. Offsetschaltung………………………………………………………. 3 2.2. komplette Modulationsschaltung…………………………………… 3 3. Aufbau mit Xilinx Board...........………….…………............................... 4 3.1. Modulator…………………………………………………...………… 5 3.2. Demodulator……………………………………………………..…… 5 4. Frequenzgenerator………………………………………………………... 7 5. Messprotokolle…………………………………………………………….. 9 6. Beschreibung des Xilinx Boards……………………………………….… 12 7. Inventarliste………………………………………………………………… 13 TI HTBL – Hollabrunn Erich Reim 5BHELI Seite 1 Labor Digitale Modulation 1. Aufgabenstellung Zu Beginn erhielten wir die Aufgabenstellung für den Übungstag. Zu bauen war eine 16QASK. Aus dieser Angabe lässt sich folgendes ermitteln: ln16 = log16/log2 = 4bit I-Zweig: Q-Zweig: 2 bit 2 bit Wenn die Schaltung richtig aufgebaut und alle Offsetspannungen richtig eingestellt sind, darf das Kanalsignal nur 3 verschiedene Spannungswerte annehmen. 2. Aufbau des Modulators Wir benötigten 2 Analogbaukoffer (RK07-04, RK07-05) um den Modulator aufzubauen. Wir benötigten einen Taktgenerator, welcher einen 2 Bit Zähler steuerte. Die oberen zwei Bits des Zählers verwendeten wir für den I-Zweig, die unteren zwei Bits für den Q-Zweig. Wir bauten folgende Schaltung auf: 80k TAKT 160k & Ch2 = Q-Zweig 80k + R 160k Ch1 = I-Zweig Nachdem der Modulator aufgebaut war, verwendeten wir ein Oszilloskop (Tektronix TDS 2014, Inv. Nr. 388) und kontrollierten die Signale an den beiden Zweigen. Die Messung ergab folgendes Bild: TI HTBL – Hollabrunn Erich Reim 5BHELI Seite 2 Labor Digitale Modulation 2.1. Offsetschaltung Darauf ist zu erkennen, dass der Zähler richtig funktioniert. Allerdings war das Signal nicht symmetrisch zur x-Achse, deshalb mussten wir uns eine Offsetschaltung überlegen, um ein symmetrisches Signal zu bekommen. Schaltung: +10V + OPV -10V 2.2. komplette Modulationsschaltung 10k 80k 160k 2 Bit-Zähler TAKT Q-Zweig 10k +10V + & -10V 10k 80k + R 160k I-Zweig +10V 10k + -10V Anschließend mussten wir den Offset richtig einstellen, dazu schlossen wir das Oszi an die Ausgänge der Operationsverstärker an, welche benötigt werden, um auch bei größeren Lasten eine konstante Spannungsversorgung zu haben. Das Oszi verwendeten wir im x-y Betrieb. Anschließend mussten wir die beiden Offsets so lange verändern, bis das Symboldiagramm symmetrisch zu den Achsen war. TI HTBL – Hollabrunn Erich Reim 5BHELI Seite 3 Labor Digitale Modulation 3. Aufbau mit Xilinx-Board Mit dem Zähler den wir verwendeten, konnten wir immer nur raufzählen, dadurch schaute das Symboldiagramm mit jedem Durchlauf gleich aus. Um ein Symboldiagramm zu erhalten, welches wie in der Realität ausschaut, mussten wir einen Zufallsgenerator verwenden, der an die beiden Zweige zufällige Werte anlegt. Dazu bekamen wir ein Xilinx Board. Auf diesem Board war bereits der Zufallsgenerator implementiert. Zu Bedienen war dieser mit den Tastern unter den 7 Segmentanzeigen. Eine Betriebsanleitung war bei dem Board dabei. Mit dem 25 poligen Kabel wurde das Xilinx Board mit einer Box verbunden, an der wir Strippen anstecken konnten. Die Anschlüsse auf diesem Steckbrett wurden wie folgt verwendet: PIN2 PIN3 I-Zweig Ch2 PIN4 PIN5 Q-Zweig Ch1 PIN25 Masse TI HTBL – Hollabrunn Erich Reim 5BHELI Seite 4 Labor Digitale Modulation 3.1. Modulator I-Zweig Masse Q-Zweig +8V Masse Trägerfrequenz Da wir bereits einen fertigen Modulator zur Verfügung hatten, mussten wir diesen nur noch richtig anschließen und auf Funktion überprüfen. Dazu kontrollierten wir das Kanalsignal. Wir nahmen ein Augendiagramm auf und stelten fest, dass der Modulator funktionierte: 3.2. Demodulator Nachdem wir die Messung abgeschlossen hatten, beschäftigten wir uns mit dem Demodulator. I-Zweig Kanal Masse Träger Q-Zweig TI HTBL – Hollabrunn Erich Reim 5BHELI Seite 5 Labor Digitale Modulation Als nächstes wollten wir die beiden Zweige vor dem Modulator im Verlgeich zu den beiden Zweigen nach dem Demodulator messen. Dazu machten wir eine Verbindung zwischen den beiden Kanalanschlüssen und der Trägerfrequenz. Bei dieser Messung waren am Kanal 1&2 die Signale vor dem Modulator und am Kanal 3&4 die Signale nach dem Demodulator angeschlossen. Leider hatten wir vor der Bildübertragung vergessen, den am Oszi eingestellten 10:1 Tastkopf am Kanal 4 wieder auszustellen, deswegen stimmt auf dem Screenshot der Wert/Division nicht. Ansonsten ist zu erkennen, dass die Übertragung gut funktioniert und das Signal leicht verstärkt wird. Anschließend machten wir noch eine Messung an den beiden Zweigen nach dem Demodulator, in welcher wir das Symboldiagramm messten. Aus diesem war zu erkennen, dass es leichte Verzerrungen in der Übertragungsschaltung gab. TI HTBL – Hollabrunn Erich Reim 5BHELI Seite 6 Labor Digitale Modulation 4. Frequenzgenerator Im letzten Abschnitt der Übung sollten wir die Trägerfrequenzen voneinander Trennen und mit einen Frequenzgenerator (Rhode & Schwarz AM300, Inv.Nr. 597) an beiden Bauelementen eine Unterschiedliche Frequenz einspeisen. Der Frequenzgenerator verfügt über 2 Kanäle: Ch1: Modulator Ch2: Demodulator Nun hat man verschiedene Möglichkeiten: unterschiedliche Frequenzen: wenn man an beiden Kanälen unterschiedliche Frequenzen anlegt, so beginnt das Symboldiagramm zu rotieren. Bereits bei minimalsten Unterschieden dreht es sich sehr schnell. für dieses Bild verwendeten wir die Frequenzen 10MHz und 10,0002Mhz. Phasendifferenz: wenn man zwischen den beiden Kanälen eine Phasendifferenz einstellt, so kann man das Symboldiagramm kontrolliert drehen. für dieses Bild wurde eine Phasendifferenz von 24° am Generator eingestellt. TI HTBL – Hollabrunn Erich Reim 5BHELI Seite 7 Labor Digitale Modulation Amplitude: Weiters kann auch die Amplitude des Trägersignals verändert werden. Danach sieht das Signal folgendermassen aus: Wenn man sich nun vorstellt dass alle diese Störungen gleichzeitig auftregen können, dann ist es sehr schwierig dieses Signal noch brauchbar zu verarbeiten. TI HTBL – Hollabrunn Erich Reim 5BHELI Seite 8
