ASK 변조 & 복조

소개글

ASK 변조 & 복조에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험이론

3. 실험과정

4. 결론

본문내용

이 전파 정류기를 통과시키는 것이데, 그 회로의 내부를 살펴보면
< 그림 19 > 전파정류기 내부 회로
두 개의 op-amp가 있는데, 첫 번째 op-omp는 반파 정류기와 같이 작동한다. 두 번째 op-amp는 두 입력을 더하기 전에 크기를 조절해 주는 가산기처럼 작동한다.
과정 3 : 전파정류기를 통과한 회로를 측정한다.
< 그림 20 > Ch-1 ASk 신호, Ch-2 전파정류기를 통과한 회로
스케일링 가산기를 통과한 전압은 값으로 계산되어 진다. 인 첨두값을 계산하여 보면 이므로 대입하여 계산하면 가 출력됨을 알 수 있다. 이 값은 기존의 ASK변조된 신호보다 약간 작아짐을 수식으로 증명할 수 있다.
과정 4 : LP Fiter 를 통과시킨다.
< 그림 21 > Ch-1 LP 통과 전 Ch-2 LP 통과 후
LP Filter는 DC 첨두값들을 원래 NRZ 인코딩 데이터를 나타내는 평활한 전압 레벨로 바꾸어 준다. IC로 만들어져 있으며, 이득이 1인 스위치드 커패시터 저역통과필터이다. 이 커패시터는 외부적으로 필요한 소자를 줄여주며, 차단 주파수를 클럭으로 조절할 수 있게 된다. 조절 가능한 차단주파수는 클럭 주파수를 50으로 나눈 것과 같다. 여기서는 CM이라는 기능의 동작 유무로써 LP Filter를 통과한 결과가 어떻게 달라지는지 측정해보았다.
<그림 22> CM 작동 후 파형과 주파수 스펙트럼
<그림 23> CM off 후 파형과 주파수 스펙트럼
CM을 작동시키면 주파수가 감소하는것을 확인 할 수 있다. 그리고 파형 자체도 원활하지 않은 모습을 띄고 있다.
과정 5 : 전압비교기(Volt Comparator) 를 통과시킨다.
< 그림 24> Ch-1 Volt Com. 통과 파형 Ch-2 통과 전 LP Filter 통과한 파형
과정 6 : 최종 복조된 신호와 기존의 NRZ신호와 비교하여 본다.
< 그림 25 >Ch-1 VOLT COMP 통과 신호 Ch-2 NRZ 신호
동기식 복조
과정 1 : 입력 신호에 ASK 신호를 연결한다. 0level 값을 0.5v로 조절한다.
< 그림 26 > ASK 신호(복조에 사용 될 신호)
과정 2 : 동기식 복조에서는 반송파를 복구해야 한다. 반송파를 복구하는 과정중 PLL회로 를 통과하게 되는데 그 과정을 살펴보겠다. 우선 PLL 회로에서의 중심인 VCO 출력을 측정한다.
< 그림 27 > CH1 변조된신호 2.5Khz, CH2 PLL안의 VCO 5Khz
두 신호를 비교해보면 주파수가 2배가 된 것을 확인할 수 있다.
< 그림 28 > 주파수 스펙트럼으로 비교해 본 두 신호
과정 3 : PLL를 통과시킨 후, Phase Shifter를 통과하고 Level Shifter를 통과시킨다.
< 그림 29 > CH1 ASK변조신호 CH2 반송파와 같은 주기를 가진 신호 복원
PLL 통과 된 신호는 반송파와 같은 신호이다. 즉, 동기 복조의 핵심은 기준이 무엇으로 하는가? 인데, 여기서는 반송파 신호를 기준으로 동기시키는 원리이다.
과정 4 : 믹서에 ASK 신호와 반송파로 복원 된 신호를 입력한다.
< 그림 30 > CH1 ASK변조신호 CH2 믹서 통과 신호
반송파 신호와 ASK 입력신호가 믹서에 입력된다. 믹서는 주파수가 합과 차의 성분으로 구성된 신호를 출력하는 균형변조기이다. 변조기가 출력하는 주파수는 합 주파수이다. 당연히 출력 파형의 진폭은 ASK신호에 따라 바뀐다. 따라서 Ch-2의 출력은 위의 결과와 같다.
과정 5 : LP Filter를 통과 시킨다.
< 그림 31 > CH1 NRZ신호 ch2 LP Filter통과 후 평탄해진 두 신호 비교
과정 6 : 전압비교기를 통과 시킨다.
< 그림 32 >CH1 NRZ신호 CH2 전압비교기 통과 후 복조 된 신호
LP Filter와 전압비교기의 과정은 비동기와 같은 방식이다. 마지막 최종 비교된 신호를 보면 약간의 시간 지연이 존재하지만, 완벽하게 복원 된 것을 확인 할 수 있다.
4. 결 론
이번 실험은 디지털 신호의 변조 방식 첫 번째 시간으로 ASK 변 복조 실험을 하였다.
우선 변조는 ASK 변조기로 그 내부는 가산 증폭기와 균형변조기, 버퍼 증폭기로 구성된다는 것과 각각의 출력에서의 특성과 그 기능을 알 수 있었다. 실험에서 이론과 같이 ASK 변조는 이진 신호에 따라 사인파의 진폭을 바꾸어 주는 것을 확인하였고, 이진값 1일때는 반송파가 켜지고, 0일때는 꺼지는 ASK 변조방식의 특별한 경우인 OOK에 대해서도 확인 할 수 있었다.
< 그림 33 > ASK 변조 과정
복조에서는 비동기 검출방식과 동기 검출방식으로 실험했는데, 두 가지 방식의 차이점은 기준 신호를 사용유무에 달려있다. 여기서는 반송파를 기준으로 사용하는데, 비동기 검출방법은 원래 디지털 신호를 재생해 내기 위해 기본 반송파를 다시 만들지 않으므로 동기 검출방식보다 간단하였다. 그 구성은 전파정류기, LPF, 전압비교기의 간단한 구조로 되어있어 쉽게 이해할 수 있었고 실험도 무난하게 할 수 있었다. 그 원리를 간단하게 살펴보면 전파 정류기를 통하여 ASK신호를 정류하였고, 이 출력을 부드럽게 만들기 위해 LPF를 사용하였으며 전압비교기를 통하여 최종 NRZ 출력신호의 제대로 된 논리레벨로 복구시켰다.
< 그림 34 > ASK 비동기 복조과정
마지막 동기식 복조에서는 기준파인 반송파를 복구하는 것이 핵심요소로써 PLL(phase locked loop)회로를 사용함으로써 가능하였다. 동기기가 반송파 신호를 생성하면 ASK신호와 같이 믹서에 믹서된다. 믹서출력은 두 신호의 합성분이고 그 신호가 저역통과필터와 전압비교기를 거쳐 복조가 되었다.
< 그림 35 > ASK 동기 복조과정
디지털 신호의 변복조 첫 수업으로써 ASK를 하였는데. 아날로그 변복조 실험보다 오류가 적었으며, 원활하게 실험이 진행 되었던 것 같다. 또한 실험 절차와 Tech LAB의 설명 등에도 익숙해져 만족할 만한 결과를 얻었던 실험이었다.
< 참고자료 >
1. Tech LAB : 실험과정 내용 스크랩 (다수 그림)
2. PLL 에 관한 소개 : http://www.rfdh.com/bas_rf/begin/pll.php3

키워드

ASK,   변조,   복조,   송신,   수신,   PLL