GENERAREA SEMNALELOR MODULATE IN CUADRATURA (QPSK)

generarea semnalelor Modulate In cuadraturA (QPSK)

I.Teoria Lucrarii:

In cazul semnalelor BPSK, daca perioada datelor este T_b atunci banda ocupata de semnalul transmis este f_b=1/T_b. Daca insa o parte din date sunt transmise pe purtatoarea in faza si cealalta parte pe cea in cuadratura, se poate obtine o injumatatire a benzii ocupate de semnal si o dublare a ratei de transmisie. Densitatea spectrala de putere a semnalelor QPSK este data de

T_s=2T_b este perioada de simbol.

Largimea de banda ocupata de semnal este : - jumatate din banda ocupata de semnalele BPSK.

Receptia semnalelor QPSK se efectueaza sincron, ceea ce inseamna ca purtatoarea trebuie refacuta pe baza semnalului receptionat. Pentru aceasta se ridica semnalul receptionat la puterea a-4a, se filtreaza componenta pe 4f₀ se limiteaza si apoi se imparte la 4. Schema de refacere a purtatoarei este cea din figura 1.

Fig. 1. refacerea purtatoarei pentru semnale QPSK

Avantajul principal al modulatiei QPSK este acela ca banda ocupata de semnal este jumatate din cea necesara semnalului QPSK si rata de transmisie este dubla. Dezavantajul este : structura mai complicata a emitatorului si receptorului.

II.Desfasurarea Lucrarii

Se construieste modulatorul QPSK dupa schema :

Functionarea schemei :

Se genereaza un semnal aleator cu blocul Random Number.Acest semnal trece prin circuitul de calcul al semnalului,apoi semnalul obtinut se insumeaza cu o constanta in blocul sumator.La iesirea din blocul gain semnalul este amplificat si apoi vizualizat cu blocul Scope3. Semnalul generat de generatorul de semnal de tact,blocul Pulse Generator, se memoreaza impreuna cu semnalul amplificat de amplificatorul Gain2 cu ajutorul a doua blocuri de memorare.La iesirea din blocurile de memorare semnalele sunt amplificate si in sumate cu cate o constanta.Fiecaredin cele doua semnalele obtinute se inmulteste cu cate un semnal semnal sinusoidal generat de SineWave.Produsele obtinute se insumeaza si se esantioneaza.Semnalul rezultat este vizualizat pe SpectrumScope.

Pentru vizualizarea semnalului in domeniul timp se alege frecventa purtatoarei de 2Hz. Generatorul purtatoarei pentru datele in cuadratura trebuie sa fie defazat cu 90⁰ fata de cel folosit pentru datele in faza. Datele pentru componenta in faza sunt esantionate si memorate pe frontul crescator al ceasului de simbol, iar pentru componenta in cuadratura pe frontul scazator, astfel incat se vor transmite datele pare pe componenta in faza si cele impare pe componenta in cuadratura, alternativ (offsett QPSK). Se va vizualiza si desena semnalul in punctele (2), (3), (4), (5), (6) si (7).

Pentru vizualizarea semnalului in domeniul spectral se alege frecventa fazei purtatoarei de 10 Hz. Se vizualizeaza si se deseneaza spectrul semnalului in punctele (5), (6) si (7), inlocuind osciloscoapele cu analizoare de spectru.

Se construieste demodulatorul QPSK dupa schema :

Se construieste circuitul de refacere a purtatoarei. Pentru aceasta se foloseste blocul de generare a semnalului QPSK de la punctul anterior, grupat sub forma unui sub-sistem (opiunea Edit / Create Subsystem). Iesirea QPSK corespunde semnalului modulat in punctul (7) iar Purt purtatoarei de tip cosinus.

Fig.2 Demodulatorul QPSK

Functionarea Schemei:

Acest circuit are rolul de demodulare sau refacere a purtatoarei.Cu ajutorul subsitemului,care este de fapt un modulator QPSK se genereaza un semnal QPSK care apoi trece printr-un bloc care il ridica la puterea a patra. Semnalul obtinut trece printr-un filtru trece banda, blocul Analog FilterDesign.La iesirea din acest bloc se amplifica la trecerea prin blocul Gain,iar apoi trece printr-un bloc de limitare,blocul Saturation. Semnalul rezultat este impartit cu ajutorul bistabilelor JK care au un ordin de divizare egal cu 2. Semnalul divizat este trecut printr-un filtru Butterworth.Semnalul filtrat este esantionat si astfel se obtine refacerea purtatoarei.Semnalul refacut este vizualizat pe SpectrumScope.

Se vizualizeaza si se deseneaza spectrul semnalului in punctele (8), (9), (10) si (11), precum si forma in timp purtatoarei refacute (11).

Exercitii :

E1.1.          Explicati functionarea schemei in ansamblu si rolul fiecarui bloc in parte.

Blocul Random Number :genereaza un semnal aleator care trece printr-un circuit de calcul al semnului, apoi semnalul trece printr-un bloc sumator unde se aduna cu o constanta. Semnalul se amplifica prin blocul GAIN. Blocul SCOPE 3 vizualizeaza semnalul dupa iesirea din amplificator.

Blocul Pulse Generator este un generator de semnal de tact si acesta impreuna cu semnalul de la amplificatorul Gain2 intra in 2 blocuri de memorare. Din blocurile de memorare semnalele trec mai departe la un amplificator si li se adauga o constanta.Apoi acestea trec prin cate un bloc de produs unde se face produsul intre semanlul curent si un semnal sinusoidal generat de Sine Wave.Cele doua semnale se aduna prin blocul sum si trec printr-un bloc de esantionare Zero Order Hold. La sfarsit semnalul e viziualizat cu un analizor de spectru, Spectrum Scope.