FSK 실험보고서 (통신실험)

소개글

FSK 실험보고서 (통신실험)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험이론

3. 실험과정

4. 결론

본문내용

본다.
<그림 17> (왼) CM ON , (오) CM OFF - Band Pass 통과 후 파형
<그림 18> (위) CM OFF (아래) CM ON - 주파수 스펙트럼
※ 먼저 <그림 17>에서 CM이 켜지면 대역폭이 충분치가 못하여 높은 주파수의 진폭을 모두 받아들이지 못하는 걸 확인 할 수 있다. 하지만 실험과정에서 안타까운 점은 실험당시에는 CM 동작의 ON OFF 에 따라서 복조된 결과를 확인하였는데, 레포트를 쓰려고 그림을 확인하니, 스크랩을 잘못하여 똑같은 그림이 두 장 복사되어 있었다. 그래서 복조 된 결과를 보면서 설명하면 더욱 좋았을 것이란 생각이 든다. 정리해보면 높은 주파수의 진폭을 다 받아들이지 못한 상태에서 BPF를 통과하게 되므로 낮은 주파수 대역의 진폭이 어느 정도 차단되어 낮은 주파수의 진폭과 높은 주파수의 진폭이 비슷해진다.이렇게 되면 포락선의 차이가 거의 없어 원래 신호로 복원되지 못하므로 채널에서 대역폭의 크기가 높고 낮은 두 주파수 대역을 다 포함해야 원래의 신호가 복원될 수 있다는 것을 알 수 있었다.
동기식 복조
과정 1 : NRZ신호로부터 채널을 통과한 FSK변조 신호를 만든다.
<그림 18> CH-1 NRZ 신호 CH-2 FSK 변조신호.
※ 채널을 통과한 변조신호는 복조시킬 신호이다. 감쇄나 왜곡 된 부분이 없는 것으로 보아 무손실 전송선로를 통과한 것으로 가정 할 수 있다.
과정 2 : PLL회로의 VCO 신호와 비교해본다.
<그림 19> CH-1 VCO 신호 CH-2 REF IN (PLL 입력신호) 비교
※ 아직 동기화가 이루어지지 않았음을 확인 할 수 있다.
과정 3 : VCO입력 신호(VCIN)와 FSK 변조 신호를 비교한다.
<그림 20> CH-1 FSK 신호 CH-2 VCIN 비교
과정 4 : VCD신호와 FSK 신호를 비교한다.
<그림 21> CH-1 FSK 신호 CH-2 VCD신호비교
※ VCO와는 달리 동기화가 이루어 졌음을 확인 할 수 있다. (PLL 회로를 돌아 나오면 반송파 주파수와 동일한 신호가 생성된다.)
과정 5 : LPF를 통과시킨다..
<그림 22> LPF 통과 전과 후
※ LPF 필터 통과 신호를 측정하는 것인데, 통과 전과 후를 비교해야 했으나, NRZ 신호와 비교하게 되었다. 이것은 실험상의 실수이며, 앞으로 주의해야 할 부분이다. 하지만 NRZ 신호와의 비교에서도 복조가 잘 이루워지고 있다는 사실을 확인 할 수 있다.
과정 6 : 전압비교기를 통과시킨다.
<그림 23> NRZ 신호와 최종 복조된 신호의 비교
※ 전압비교기를 통과하여 LPF 를 통과한 신호를 논리레벨로 바꾸어 주었다. 위상차가 있긴 하지만 NRZ 신호와 동일한 신호가 복조되었다.
4. 결 론
FSK 신호는 디지털 신호 값을 중심 주파수를 삽입한 고주파수와 저주파수 2개의 주파수에 2진수 1과 0이 대응시키는 것으로 변조는 두 개의 OOK신호를 합쳐놓은 것과 같다. 우리는 FSK 변조를 하는데 아날로그 MUX라는 회로를 이용하였다. 이 회로는 높은 주파수와 낮은 주파수 두 개의 주파수를 가지고 FSK변조 신호를 만들어준다. 즉 논리 값 ‘1’은 고주파신호로, 논리 값 ‘0’은 저주파 신호로 혼합하는 것이다. (<그림 39> 참조)
<그림 24> FSK 변조 회로
우리는 실험에서 POLAR 값과 POLAR INV 값으로 고주파 저주파 신호를 생성하였고, 그것을 아날로그 MUX를 통과시킴으로써 FSK 신호를 얻을 수 있었다. FSK 신호는 진폭과 위상의 변화는 없으며 오로지 주파수의 차이로써 신호를 구분하는 특징이 있다.
또한 이것을 주파수 스펙트럼 측면에서 살펴보면 두 종류의 반송파가 나타남을 알 수 있다. 그리고 대역폭을 줄이기 위해 신호가 바뀌는 순간은 동일한 위상각을 유지하는 특성이 있는 것도 하나의 특징이다.
<그림 25> FSK 변조 신호의 주파수 스펙트럼
FSK변조 신호의 복조에는 ASK복조와 같이 두 가지가 있는데 동기복조와 비동기복조가 있다. 두가지의 차이점은 바로 기준이 있느야 없느냐라고 ASK 복조 과정에서 배웠으며, 이번 동기복조에서도 역시 반송파 주파수를 기준으로 삼고 있다.
먼저 비동기복조를 살펴보면, BandPass FILTER 와 전파 정류기, LowPass FILTER, 전압 비교기로 구성되어 있다. ASK 복조와 다른점은 BPF의 사용으로, BPF는 변조신호의 높은 주파수 성분과 낮은 주파수 성분의 약간을 통과시키는 역할을 한다. 그리고 나머지 전파정류기, LPF, 전압 비교기는 ASK과 같은 과정을 거치게 된다. 이것을 실제 실험을 할 때도 보드상에서 같은 영역을 사용하는 것으로 같은 과정이란 것을 확인할 수 있었다.
<그림 26> 전파정류기, LPF,전압비교기
<그림 27> BPF의 대역폭
마지막으로 PLL 때문에 까다로운 동기복조를 살펴보면, 구성은 PLL회로와 LPF, 전압비교기로 되어있고, PLL회로는 위상 비교기와 VCO, LPF로 되어있다. 우선 PLL의 VCO 입력 전압은 반송파의 주파수와 같은 의미를 지니며 위상비교기(phase comparator)는 VCO 입력 전압을 만들어 준다. 동기복조는 진폭의 변화에는 아무런 영향을 받지 않으며, 위상의 왜곡에 영향을 받는 것이 특징이다.
<그림 28> PLL회로
<그림 29> 동기 복조 회로
전체적으로 FSK 변복조 실험과정은 ASK의 과정과 상당히 유사하였다. 특히 FSK 라고 해서 주파수자체로써 신호를 구분하는 것이 아니라, 복조시에는 주파수에 따른 전압값을 할당하여 그에 맞게 논리값으로 다시 복조하는 것은 ASK의 한 부분이라 할 수 있겠다. 실험과정에서는 크게 어려운 점이 없었으나, 레포트를 쓰면서 스크랩을 잘못한 부분이 발견된 점이 아쉽다. 다음시간부터는, 이제는 몇 번 남지 않았지만, 더욱 집중해서 작은 실수도 없는 실험을 하고 싶다.
< 참고자료 >
1. 네이버 용어 검색 : http://terms.naver.com/item.nhn?dirId=200&docId=15428
2. 여주대학 통신공학 강의자료 :http://digital.yeojoo.ac.kr/data/data_01.asp?kind=stu

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