Praca i aplikacje z kluczowaniem częstotliwości (FSK)

Praca i aplikacje z kluczowaniem częstotliwości (FSK)

Najważniejsze jest kluczowanie z przesunięciem częstotliwości modulacja cyfrowa technika i jest również znany jako FSK. Sygnał ma właściwości amplitudy, częstotliwości i fazy. Każdy sygnał ma te trzy właściwości. Aby zwiększyć dowolną właściwość sygnału, możemy przejść do procesu modulacji. Ponieważ istnieją różne zalety technika modulacji . W tych niektórych zaletach są - antenę zmniejszenie rozmiaru, unikanie multipleksowania sygnałów, zmniejszenie SNR, możliwa jest komunikacja na duże odległości itp. Są to ważne zalety procesu modulacji. Jeśli modulujemy amplitudę wejściowego sygnału binarnego zgodnie z sygnałem nośnej, czyli nazywamy to kluczowaniem z przesunięciem amplitudy. W tym artykule omówimy, czym jest kluczowanie z przesunięciem częstotliwości i modulacją FSK, proces demodulacji oraz ich zalety i wady.



Co to jest kluczowanie z przesunięciem częstotliwości?

Definiuje się go jako zmianę lub poprawę charakterystyki częstotliwościowej wejściowego sygnału binarnego zgodnie z sygnałem nośnym. Wahania amplitudy są jedną z głównych wad ASK. Tak więc, z powodu tej techniki modulacji zapytaj, używanej tylko w kilku zastosowaniach. A jego wydajność widmowa również niska. Prowadzi to do marnotrawstwa mocy. Dlatego w celu przezwyciężenia tych wad preferowane jest kluczowanie z przesunięciem częstotliwości. FSK jest również znany jako Binary Kluczowanie z przesunięciem częstotliwości (BFSK). Poniższa teoria kluczowania z przesunięciem częstotliwości opisuje, co się dzieje modulacja kluczowania z przesunięciem częstotliwości .


Teoria kluczowania z przesunięciem częstotliwości

Ta teoria kluczowania z przesunięciem częstotliwości pokazuje, jak charakterystyka częstotliwościowa sygnału binarnego zmieniała się w zależności od sygnału nośnej. W FSK informacje binarne mogą być przesyłane za pośrednictwem sygnału nośnego wraz ze zmianami częstotliwości. Poniższy diagram przedstawia Schemat blokowy kluczowania z przesunięciem częstotliwości .





fsk-block-diagram

Schemat blokowy FSK

W FSK dwa sygnały nośne są używane do wytwarzania przebiegów modulowanych FSK. Przyczyną tego są sygnały modulowane FSK reprezentowane za pomocą dwóch różnych częstotliwości. Częstotliwości nazywane są „częstotliwością znakowania” i „częstotliwością przestrzenną”. Częstotliwość znacznika reprezentuje logikę 1, a częstotliwość przestrzenna logikę 0. Jest tylko jedna różnica między tymi dwoma sygnałami nośnymi, tj. Wejście 1 nośnej ma większą częstotliwość niż wejście 2 nośnej.



Wejście nośnej 1 = Ac Cos (2ωc + θ) t

Wejście nośnej 2 = Ac Cos (2ωc-θ) t


Przełącznik (i) multipleksera 2: 1 odgrywają ważną rolę w generowaniu wyjścia FSK. Tutaj przełącznik jest podłączony do wejścia nośnego 1 dla wszystkich logicznych 1 sekwencji wejść binarnych. Przełącznik (i) jest podłączony (i) do wejścia nośnej 2 dla wszystkich logicznych 0 wejściowej sekwencji binarnej. Zatem wynikowe przebiegi modulowane FSK mają częstotliwości znaczników i częstotliwości przestrzenne.

Przebiegi modulacji wyjściowej fsk

Przebiegi modulacji wyjściowej FSK

Teraz zobaczymy, jak modulowana fala FSK może być demodulowana po stronie odbiornika. Demodulacja definiuje się jako rekonstrukcję oryginalnego sygnału z modulowanego sygnału. Ta demodulacja może być możliwa na dwa sposoby. Oni są

  • Spójne wykrywanie FSK
  • Niespójne wykrywanie FSK

Jedyną różnicą między koherentnym i niekoherentnym sposobem wykrywania jest faza sygnału nośnej. Jeśli sygnał nośnej, którego używamy po stronie nadajnika i odbiornika, są w tej samej fazie podczas procesu demodulacji, tj. Nazywany jest spójnym sposobem wykrywania i jest również znany jako detekcja synchroniczna. Jeśli sygnały nośne, których używamy po stronie nadajnika i odbiornika, nie są w tej samej fazie, wówczas taki proces modulacji znany jest jako wykrywanie niespójne. Inną nazwą tego wykrywania jest wykrywanie asynchroniczne.

Spójne wykrywanie FSK

W tej synchronicznej detekcji FSK na modulowaną falę wpływał szum docierając do odbiornika. Tak więc ten szum można wyeliminować, używając filtr pasmowy (BPF). Tutaj, na etapie mnożnika, zaszumiony sygnał modulowany FSK jest zwielokrotniany przez sygnał nośny z lokalnego oscylator urządzenie. Następnie wynikowy sygnał przechodzi z BPF. Tutaj ten filtr pasmowoprzepustowy jest przypisany do częstotliwości odcięcia, która jest równa częstotliwości sygnału wejściowego binarnego. Tak więc te same częstotliwości mogą być dopuszczone do urządzenia decyzyjnego. Tutaj to urządzenie decyzyjne daje 0 i 1 dla częstotliwości przestrzeni i znaczników dla przebiegów modulowanych FSK.

koherentne wykrywanie fsk

wykrywanie koherentnego FSK

Niespójne wykrywanie FSK

Zmodulowany sygnał FSK jest przekazywany z filtru pasmowoprzepustowego 1 i 2 z odciętymi częstotliwościami równymi przestrzeni i częstotliwości znakowania. Tak więc niepożądane składowe sygnału mogą zostać wyeliminowane z BPF. Zmodyfikowane sygnały FSK są podawane jako dane wejściowe do dwóch detektorów obwiedni. Ten detektor obwiedni to obwód mający dioda (RE). Bazując na wejściu do detektora obwiedni, dostarcza sygnał wyjściowy. Ten detektor obwiedni używany w procesie demodulacji amplitudy. Na podstawie swojego wejścia generuje sygnał, który następnie jest przekazywany do urządzenia progowego. To urządzenie progowe daje logikę 1 i 0 dla różnych częstotliwości. Byłoby to równe oryginalnej sekwencji wejścia binarnego. Zatem generowanie i wykrywanie FSK można przeprowadzić w ten sposób. Ten proces może być znany z modulacja i demodulacja z kluczowaniem z przesunięciem częstotliwości eksperymentuj również. W tym eksperymencie FSK, FSK może być generowane przez układ scalony timera 555, a detekcja może być możliwa przez 565IC, który jest znany jako pętla fazowa (PLL) .

niekoherentne wykrywanie fsk

niekoherentne wykrywanie FSK

Jest ich kilka zalety i wady kluczowania z przesunięciem częstotliwości są wymienione poniżej.

Zalety

  • Prosty proces tworzenia obwodu
  • Zero wahań amplitudy
  • Obsługuje dużą szybkość transmisji danych.
  • Niskie prawdopodobieństwo błędu.
  • Wysoki SNR (stosunek sygnału do szumu).
  • Większa odporność na zakłócenia niż ASK
  • Bezbłędny odbiór jest możliwy dzięki FSK
  • Przydatny w transmisjach radiowych o wysokiej częstotliwości
  • Preferowane w komunikacji o wysokiej częstotliwości
  • Aplikacje cyfrowe o niskiej prędkości

Niedogodności

  • Wymaga większej przepustowości niż ASK i PSK (kluczowanie z przesunięciem fazy)
  • Ze względu na wymaganie dużej przepustowości, ten FSK ma ograniczenia do stosowania tylko w modemach o niskiej szybkości, których szybkość transmisji wynosi 1200 bitów / s.
  • Współczynnik błędu bitowego jest mniejszy w kanale AEGN niż kluczowanie z przesunięciem fazy.

Więc kluczowanie z przesunięciem częstotliwości jest jedną z precyzyjnych technik modulacji cyfrowej, która zwiększa charakterystyki częstotliwościowe wejściowego sygnału binarnego. Dzięki technice modulacji FSK możemy osiągnąć bezbłędną komunikację w kilku aplikacjach cyfrowych. Ale ten FSK ma skończoną szybkość transmisji danych i zużywa więcej pasma, co może zostać pokonane przez QAM, która jest znana jako kwadraturowa modulacja amplitudy. Jest to połączenie modulacji amplitudy i modulacji fazy.