Frequency Shift Keying (FSK) משדרים יוצרים את עמוד השדרה של אינספור מערכות תקשורת, מחיישנים אלחוטיים זולים ועד קישורים לווייניים בעלי אחריות גבוהה.התכונה המגדירה של FSK היא המודולציה של גל המוביל בין תדרים דיסקרטיים לייצג נתונים דיגיטליים.בעיצובים קונבנציונליים, השינוי בין תדרי בניין אלה נקבע בזמן של ייצור.

תוצאות של FSK Modulation

(ב) ויקרא (ב) ב'[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[[[1924]], [[[[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]

שתי כיתות עיקריות קיימות:0 (FLT:0) ,FSeksKSIRFLT:1, שבו המקלט אינו דורש מעקב אחר שלב ומשתמש גלאי מעטפות, ו-FLT:2coherent FSKFLT 3:3, אשר מנצל מידע שלב עבור רגישות משופרת.

המונחים: Tunable FSK Transmitters

וולטאז'-קונפלטורים (VCOs)

(ה) ⁇ (VCO) הוא לב של משדר טונובל FSK. על ידי הפעלת מתח מבוקר (FLT:0VoriFLT:1ctrlphFLT:2sFLT 3:2, תדירות התפוקה ניתן לשנות על פני טווח כוונון מוגדר.

  • (FLT:0LC VCOssFLT:1) מבוסס על טנק אינדוקטור עם דיודה אדרקטור כדי להתכווץ שונה.הם מציעים ביצועים מצוינים של רעש בשלב בינוני טווחי כוונון (10-30%). אידיאלי עבור קישורים RF ביצועים גבוהים.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ oscillators FLT:1 - נבנה משלבים משומרים; כוונון מושג על ידי מגוון רחב של אספקה נוכחי או מתח. Ring VCOs מספקים טווחי כוונון רחב (עד כמה octaves) אך סובל מרעש בשלב גבוה יותר.
  • (FLT:0Crystal מבוסס VCOs (VCXOs) FLT:1 - השתמש בחזר קריסטל קוורץ עם אדרקטור כדי למשוך את התדירות.הם מציעים יציבות גבוהה מאוד אבל טווחי כוונון צר מאוד (חלקים למיליון) מתאים כאשר השינוי הנדרש הוא קטן ויציבות הוא רב.

עבור FSK מותאם, VCO חייב להיות ליניארי מספיק מעבר לטווח הסטייה המיועד למזער עיוות של האות המנורש.לא לינאריות מציג טונים מעוררים ומדכא את גודל השגיאה (EVM). טכניקות פיצוי כוללות נטייה דיגיטלית או שימוש בחוק כוונון המפות שולט מתח לתדירות עקומה ידועה, מונוטונית.

Modulation

המודולטור ממיר את זרם הנתונים הנכנס לתוך אותות בקרת VCO. קיימים שני ארכיטקטורות נפוצות:

  • (FLT:0)מודולציה מודולטיביתFLT:1 - אות הנתונים הוא סופר-ממוזג ישירות על מתח VCO כוונון (באמצעות מעגל סיכום) גישה זו פשוטה ויכולה להשיג מהירויות מעבר גבוהות מאוד, אבל כל רעש או קרע על קו הנתונים ישירות מאמת את המוביל, ספקטרום מתפתל.
  • (FLT:0) ModulationFLT:1 - VCO הוא מוטבע בתוך לולאה שלב נעול (PLL) שינוי תדירות מושג על ידי שינוי יחס הדיבידנד או על ידי הזרקת אות מאמת לתוך לולאה. עיצובים מבוסס PLL ליהנות מפעולת סינון של לולאה, צמצום רעש VCO אבל הגבלת הנתונים המקסימליים בשל רוחב הפס.

במדרים טוטליים, רווח המודולציה (Hz / V) חייב להיות מתואם על פני טווח הכוונון.רווח קבוע עשוי לגרום לשינוי התדר בפועל כדי להידרדר מהערך הרצוי כמו תדירות המרכז משתנה.

בקרת ו- Tuning Interfaces

מתן שליטה דיגיטלית על שינוי התדר מאפשר הסתגלות חלקה.ממשקים נפוצים כוללים:

  • (FLT:0) ממשק היקפי (SPI) או I2CFelo1 - המשמש לעומס רישומים ב-Ssynrs דיגיטליים או PLLs.
  • (ב) ⁇ :0) ממירל-ל-אנטל (DAC)FLT:1 - הופך מילה דיגיטלית לכוונון למתח אנלוגי עבור VCO.מספר ה bits קובע את החלטת התדירות.
  • (FLT:0)Direct digital סינתזה (DDS)BuildFLT:1) - אוסטרולטור הנשלט על ידי מספר פעמים מייצר את המוביל ואת המודולציה באמצעות הצטברות שלב.DDS מציע שינויים בתדירות מיידית עם פתרון תת -הרץ ו ליניאריות יוצאת דופן, לעתים קרובות בשימוש בפלטפורמות SDR.

טכניקות עיצוב עבור שינויים זמניים הסתגלות

כוונון מבוסס (Closed-Loop)

הסתגלות סגורה תמידית מודדת איכות קישורים - כגון מקבל כוח אות (RSSI), שיעור שגיאות מעט (ER), או שער שגיאות החבילה - ומתאים את השינוי התדירות לייעל ביצועים. יישום טיפוסי משתמש מיקרו-בקר הקורא את הערכות ערוץ מהמקבל ומעדכן את מילת ההנע של משדר. לדוגמה, אם הפרעה מזוהה באחת מ-FSK לטונים, הבקר יכול למצוא אורדקנות רחבה או מאמת את המילה הרחבה ל-pertexer.

לולאות משוב חייבות לקחת בחשבון את עיכוב הקידום.בערוצים מהירים, שיעור העדכון חייב להיות גבוה מספיק כדי לעקוב אחר שינויים, אבל גבוה מדי קצב יכול להוביל לסינון (למשל, ממוצעים נעים או מסננים קלמן) מייצב את הלולאה.

פתוח-Loop Predictive Tuning

ביישומים מסוימים, רטיבית משוב היא בלתי נמנעת, או ערוץ החזרה ייעודי אינו זמין. Open-loop כוונון מבוסס על מודל מראש של הערוץ או הסביבה.ההמעביר יכול להתייעץ עם שולחן של תדרים שנמצאו יעילים לתנאים הניתנים (למשל, זמן של יום, מיקום גיאוגרפי).

אסטרטגיה פתוחה נוספת היא להשתמש בספקטרום החישה הקדמי את הלהקה לפני השידור ובחירת שינויים בתדרים כי נמנעים מהפרעות.מערכות רדיו קוגניטיביות לעתים קרובות משלבות חשות עם מנוע מדיניות כדי לקבל החלטות כוונון.

רדיו מבוסס תוכנה (SDR) מתקרב

הגמישות של רדיו מוגדר תוכנה הופכת אותו פלטפורמה אטרקטיבית ליישום משדרי טוטלי FSK. ב SDR, המודולציה מבוצעת דיגיטלית במעבד הראשי, והנושא נוצר על ידי מהפך של מחצן קוורץ.שינוי השינוי הופך לעניין של עדכון קידוד מספרי במודולטור הדיגיטלי.

(ב) ,"מעברי FSK" (SK) מאפשרים גם טכניקות מתקדמות כגון FLT:0 (multi-tone FSKIRFLT:1 (למשל, אוטגוני FSK) ו-FLT:2adaptive ModulationFLT 3: מתג בין BFSK ו- M-FSK מבוסס על איכות.

פרמטרים וסחר-offs

תדירות יציבות ושלב Noise

כל אוספי טונה חייב לשמור על יציבות מספקת על פני טמפרטורה, מתח אספקה, והזדקנות.רעש שלב להפיץ את האנרגיה המועברת ללהקות סמוכים, אשר יכול לגרום להפרעות ולערעור רגישות למקבל.בקישורים מתאימים, ייתכן שהמשדר יידרש לפעול בטווח טמפרטורה רחב (- 40 מעלות צלזיוס ל- +85 ° C) וחייב לפצות על סחף ללא הפרעה לקשר.

טכניקות לשיפור היציבות כוללות שימוש ב-oscillators קריסטלים (TCXOs) כסימונים עבור PLL, יישום לולאות בקרה בתדר אוטומטי (AFC) הננעלות לטון טייס, או תוך שימוש בתאים קריסטלים מבוקרים תנור (OCXOs) לסביבות קיצוניות.

עקבו אחרי Settling Time

הזמן הנדרש לעבור מתדירות אחת של FSK לכדי מעצירת ישירה את שיעור הנתונים המקסימלי.במודולציה ישירה, המעבר מוגבל על ידי זמן התגובה של VCO עצמו (עשרות ננו-שניות) בעיצובים המבוססים על PLL, זמן הלולאההההההה (מיקרו-שניות קדחתניות ל-מילימטרים) הופך לצוואר הבקבוק.

עבור קישורים אדפטיים הדרושים כדי לשנות את השינוי באופן דינמי בין חבילות, זמן הסידור חייב להיות קטן יותר מהזמן המשמר. חלק מהמערכות משתמשות באלגוריתם "ארוחת בוקר" אשר מרחיב באופן זמני את רוחב הפס של לולאה במהלך שינוי תדירות, ואז מצמצם אותו לפעולה יציבה של המדינה.

כוח ויציבות

כוח הוא מעצור דומיננטי במכשירי IoT המופעלים על ידי סוללות.Tunable מעגלים - במיוחד פס רחב VCOs ו- PLL - יש יותר נוכחי מאשר עיצובים קבועים- ⁇ . תוכניות הסתגלות יעילה באנרגיה יכול לפעול עם שינוי קטן במהלך תקופות בעלות נמוכה-נתונים ולהרחיב אותו רק כאשר גבוה באמצעות חישוב הוא נחוץ.

תגיות: Adaptive Communications קישורים

רשתות רדיו קוגניטיביות

רשתות רדיו קוגניטיביות דורשות משדרים שיכולים לגשת באופן דינמי לספקטרום ללא שימוש מבלי להפריע למשתמשים העיקריים. משדר טוטלי FSK עם טווח סטייה רחב יכול לכבוש כתמים צרים מאוד (שינוי קטן) כדי להתאים פערים ספקטרום, או להפיץ כדי לשפר את העוצמה אם המנועים הקוגניטיביים נעדרים.

למד עוד על יסודות הרדיו הקוגניטיביים ב-FLT:0Wikipedia radio pageFreaLT:1.

תקשורת טקטית וצבאית

רדיו צבאי לעתים קרובות משתמש תדירות הצטמצמות בנוסף לשדר FSK של טוטלי FSK שיכול לשנות הן את סט הופ שלה ואת סטיית המודולציה שלה עוזר להתנגד לייבוש וליירוטציה.היכולת לסחור רוחב פס עבור שולית היא בעלת ערך בסביבות שנויות במחלוקת שבו יחס אות-לאזה משתנה במהירות.

IoT ורשתות בעלות עוצמה נמוכה (LPWAN)

פרוטוקולים כמו LoRaWAN ו- Sigfox משתמשים בגרסאות של FSK לתקשורת ארוכת טווח, נמוכה-נתונים-דאטה. ברשתות אלה, מכשירים לעתים קרובות פרוסים במקומות מגוונים עם פרופילים שונים של הפרעות. A טונה FSK משדר מאפשר ל-IoT לא להתאים את הסטייה שלו ואת שיעור הנתונים כדי להתאים את דרישות השער, שיפור הכיסוי ללא הגדלת כוח.

תקשורת תת-קרקעית ואקוסטית

אקוסטיקה תת-ימית משתמשת FSK בגלל החוסן שלה ל multipath.עם זאת, ספיגת התדירות של הערוץ ורעש משתנה עם טמפרטורת מים וסליניות. FSK בלתי ניתן להעביר את המוביל שלה ל להקה קטנה או לשנות ספאק כדי להילחם ב- Doppler להפיץ.

יישום שיקולים ואתגרים

תדירות כפלית Drift

Drift מתרחשת משינויים בטמפרטורה, הזדקנות רכיב, וספק ripple. משדרים הסתגלות יכול לשלב התייחסות תדר מקומי (למשל, אוסטר קריסטל) ומדי פעם למדוד את תדירות התפוקה בפועל באמצעות לולאה נגד או תדירות החלפה.לחששת מבוססת תוכנה יכולה להתאים את ערך DAC כדי לשמור על השינוי הרצוי.

גילוח ועצמי

ריצוף של כל נקודה אפשרית של כוונון הוא לא מעשי עבור עיצובים טוטליים ברזולוציה גבוהה. במקום זאת, המשדר עשוי למדוד קבוצה קטנה של נקודות התייחסות ובינלאומית.נבנה-במבחן עצמי (BIST) מעגלים יכולים להזריק דפוס נתונים ידוע ולעקוב אחר הספקטרום המושתת באמצעות גלאי או גלאי פשוט.

אינטגרציה עם מעבדי בסיס דיגיטליים

משדרי FSK מודרניים משולבים יותר ויותר בפתרונות מערכת-על---על-ידי מערכת (SoC) שבהם מעבד הבסיס מטפל בחפיסות, תיקון שגיאות קדימה, ואלגוריתמים מתאימים.ממשק הכוונון חייב להיות משותף הדוק ללוגיקה השליטה של בסיס פס.אמת-אמת התאמות דורשות תקשורת דחייה נמוכה (למשל, זיכרון משותף או בקרה ייעודית).המעבד הדיגיטלי יכול גם ליישם פורמטים מתקדמים כמו ספקטרום GSFS המשתנה לעתים קרובות ספקטרום מתקדם של ספקטרום (GS).

מסקנה

תכנון משדרי FSK עם שינויים בתדר הטונה הוא אתגר רב פנים הדורש איזון זהיר של ביצועי רדיו אנלוגיים, בקרה דיגיטלית, והתאמה ברמת המערכת. אבני הבניין הליבה - VCOs, מודטורים ו- PLL - חייב להיות נבחר ומאופיין על פני טווח הכוונון כדי להבטיח לינאריות, יציבות ומהירויות.

ככל שיישומים אלחוטיים מתפתחים לעבר מגוון רחב יותר של גמישות וסובלנות להפרעות – מונעים על ידי הצמיחה של IoT, רדיו קוגניטיבי ומערכות צבאיות - FSK בלתי ניתן לערעור, יישארו טכניקת אבן הפינה.מהנדסים אשר שולטים בבורסות שנבחנו במאמר זה יהיו מצוידים היטב לבניית קישורים תקשורת שמתאימים בזמן אמת, ומספקים העברת נתונים אמינה גם בסביבות התובעניות ביותר.

(ב) לקריאה נוספת על עיצוב אוסטרטור מבוקר מתח, ראה את המאמר (FLT:0VCO מאמר על ויקיפדיה ibFLT:1 ; עבור מבט מעמיק על תקני FSK Modulation, עמוד הוויקיפדיה:2FSK Wikipedia PageroviFLT 3: מספק בסיס מוצק.