Grundlagen Informationstechnik Labor (GIT-L) IQ-Modulation

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1 IQ-Modulation Versuchsziel: Kennen lernen von: Modulation digitaler Signale mit dem Quadraturmodulator lineare Amplitudenmodulation von Quadraturkomponenten komplexes Tiefpasssignal und reelles Bandpasssignal Theoretische Aufgaben: Klären Sie folgende Begriffe und erläutern Sie die Zusammenhänge: ASK, PSK, QAM, FSK, CPFSK, MSK, GMSK, Phasenhub, Frequenzhub, Modulationsindex, komplexes Tiefpasssignal, reelles Bandpasssignal. Geben Sie eine allgemeine Struktur für einen Modulator und einen Demodulator in komplexer Tiefpassebene an. Leiten Sie anhand der Blockschaltbilder die Zusammenhänge zum reellen Bandpaßsignal her. Erklären Sie die Schaltung des QAM-Modulator. Machen Sie sich mit der Simulationssoftware IQSIM vertraut und erzeugen Sie mit den Parametern nach 3.1, 3.2 und 3.3 die Statusfiles 4psk.iqs, 256qam.iqs und gmsk.iqs für die Messversuche. Geräteliste: Quadraturmodulator mit Blockschaltbild Netzteil HP6205B, dual Funktionsgenerator HP33120A Arbiträrischer Funktionsgenerator R&S ADS PC (DOS) mit IEC-Bus-Schnittstelle, dem R&S-Programm "IQSIM" und HP s "Bench Link" Hinweis: IQSIM steht nur für Studienzwecke zur Verfügung. Oszilloskop HP54602B, 4-Kanal Frequenzzähler Phillips PM6667 Vektorvoltmeter R&S ZPV 2 Potentiometer 10k 4 BNC-T-Stücke Seite 1

2 Versuchsaufgaben: Führen Sie nachfolgende Messungen durch und erläutern Sie die Messergebnisse. Die Trägerfrequenz beträgt 100 khz, 10 V pp (Funktionsgenerator HP33120A). 1. Modulationskennlinie des Quadraturmodulators Messen Sie die komplexe Modulationskennlinie des Quadraturmodulators u A = Fkt(u e1,u e2 ) für: a) u e1 = u e2 im Bereich von 10V bis + 10V b) u e1 <> u e2 an den Punkten +10V, +5V, 0V, -5V und -10V 2. Amplitudenmodulation 1) Realisieren Sie mit dem Quadraturmodulator die Modulationsarten zu a), b) und c). 2) Der Generator ADS liefert die modulierenden harmonischen Signale: a) u e1 = 10V pp, f e1 = 2kHz, Offset 0V u e2 = 0V b) u e1 = 5V pp, f e1 = 2kHz, Offset 2,5V u e2 = 0V c) u e1 = 10V pp, f e1 = 2kHz, Offset 0V u e2 = 10V pp, f e2 = 2kHz, Offset 0V, =90 Oszillografieren Sie die Zeitfunktionen der modulierenden und der modulierten Signale. Berechnen Sie die Zeitfunktionen und definieren Sie die Modulationsarten zu a), b) und c). Leiten Sie die Frequenzspektren her und erklären sie die Oszillogramme. 3. Digitale Sinusträgermodulation 3.1 Modulationsart: 4-PSK Data Source:!PN2047.IDT Coding: No Coding Mod. Type: PSK... 4-PSK Filtering: Filterfunction: sin(x)/x Bit Rate: Bit/s Stop bit: 1022 Messung mit Oszilloskop: Kanal 1: reelles Bandpasssignal Kanal 2: Triggersignal (Mark1) Kanal 3: (In-) Phasekomponente (I) über Tastkopf mit Teiler 10:1 Kanal 4: (In-) Quadraturkomponente(Q) über Tastkopf mit Teiler 10:1 Vergleichen Sie das Phasenzustandsdiagramm aus IQSIM und das Oszillogramm der Zeitfunktionen. Stellen Sie die Zusammenhänge der Messergebnisse zur Modulationskennlinie (Pkt.1 ) dar. Seite 2

3 3.2 Modulationsart: 256-QAM Data Source:!PN32767.IDT Coding: No Coding Mod. Type: QAM QAM Filtering: Filterfunction: sin(x)/x Bit Rate: 10MBit/s Stop bit: 2047 Messung mit Oszilloskop im xy-betrieb: I und Q an Kanal 1 und 2. Vergleichen Sie dieses Phasenzustandsdiagramm mit den Zeitfunktionen aus IQSIM. 3.3 Modulationsart: Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) einstellen) Stop bit: 2047 Data Source:!PN32767.IDT Coding: GSM Diff. Coding Mod. Type: FSK.. CPFSK.. h=0,5 Filtering: Filterfunction.. Gauss.. B T=0,3 Bit Rate: Bit/s (hier nicht Bit/s wie bei GSM Messung mit Oszilloskop im xy-betrieb: I und Q an Kanal 1 und 2. Vergleichen Sie dieses Phasenzustandsdiagramm mit den Zeitfunktionen aus IQSIM. Messung mit Oszilloskop: Kanal 1: reelles Bandpaßsignal Kanal 2: Triggersignal (Mark1) Kanal 3: (In-) Phasekomponente (I) über Tastkopf mit Teiler 10:1 Kanal 4: (In-) Quadraturkomponente (Q) über Tastkopf mit Teiler 10:1 Vergleichen Sie diese Zeitfunktionen mit den in IQSIM simulierten. 3.4 Störungen auf dem Übertragungsweg Erläutern Sie, wie sich Amplituden- und Phasenstörungen auf die modulierten Signale nach der Demodulation auswirken. Wie könnten sich Bandbegrenzungen auswirken? Betrachten Sie dazu die Spektren der modulierten Signale in IQSIM (Graphics: Format... FFT ; Graphics Graphic). Seite 3

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