מבוא

תדירות Shift Keying (FSK) נשאר אחד התוכניות הדיגיטליות הנגישות ביותר עבור קורסי תקשורת מודולים.פשטות שלה - ייצוג נתונים בינאריים כמו שני תדרי נושא נפרדים - הופך אותו אידיאלי עבור למידה הידיים, אבל ציוד מבחן FSK מסחרי לעתים קרובות נושאת תגי אות כי מעבדים תקציבים חינוכיים FSK יעילים במיוחד עבור כיתות לבנות מחסום זה, המאפשרים זיהוי נמוך של קבוצות למידה, ללא קוד פתוח.

תוצאות של FSK Modulation

בינארי ומארי

(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]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]],

Bandwidth and Modulation Index

רוחב הפס של אות FSK תלוי בסטייה בין שני התדרים לבין שיעור הנתונים.אם סטיית התדירות קטנה יחסית לקצב ה bit, הספקטרום דומה ל-FSK מתמשך (CPFSK) עם צורה דמוית גאוססיאנוסים (Gamsian-like shapeing) של סטיות גדולות יותר מדגימות קווי ספק מרכזי בסימן ובחללציה בחלל.

יתרונות לחינוך

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ :0) ⁇ (ב"ה) ,"ה-"התב" (ב)"ב"ה) הוא פחות רגיש לרעש מפוספס מאשר ASK, מה שהופך אותו לסליחה במהלך הזינוק המוקדם.
  • (ב) ניתן לבנות חומרת FSK בסיסית עם אוסטרולטור יחיד וגורם מעבר (למשל, מתג טרנסיסטאור או אנלוגי).
  • (FLT:0)Straightקדימה דמודציה: ibph:1 (שימוש בלולאה נעולה בשלב או מסננים תואמים, התלמידים יכולים לשחזר את הנתונים המקוריים ללא DSP מורכב.

שיקולים מרכזיים עבור מודולים חינוכיים

סימולציות וקטנות נמוכות

כל מרכיב נוסף עולה, זמן הרכבה, נקודות כשל פוטנציאליות. סטריבי עבור מעגל המשתמש פחות מעשר רכיבים פסיביים בתוספת המיקרובקר. להימנע ממודולטורים משולבים יקרים; במקום זאת, ליישם את מעבר תדירות ישירות בקושחה. אבטיפוס של לוח לחם צריך לקחת פחות מ -30 דקות להרכיב.

בטיחות ויציבות

כל המודולים צריכים לפעול במתח נמוך (3.3 V ל-5 V) ולצרוך זרם מינימלי כדי לאפשר שימוש בטוח במעבדות צפופות. השתמש באספקת חשמל USB או ערכות סוללה סטנדרטיות.עיצוב הלוח עם נקודות מבחן וראשי קפיצה כך שתלמידים יכולים לשנות פרמטרים - כגון החלפת קפיטורים כדי לשנות תדרים - ללא היכרות.

קונסולות להגדלת

בנפרד את המנטר מן ההדגמה פיזית.זה מאפשר לתלמידים לערבב ולתאים עיצובים ולשלב ערוץ שידור (למשל, חוט פשוט, כבל אודיו, או אפילו קישור רדיו קצר) כדי ללמוד אפקטים ערוץ. גישה מודולרית גם מאפשר שדרוג מחצית של המערכת באופן עצמאי כאשר התקציבים מאפשרים.

אפשרויות ל-Cit-Saving אסטרטגיות

מיקרובקר: הלב של המנוול

(ב) , (ב) ,ב-[[1924]], [[המאה ה-20]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[[[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]]]] ב[[[[1924]]]]

אוקסלרים: RC או קריסטל?

(במסגרת חינוכית FSK פועל מתחת 20 kHz (טווח נשמע), RC oscillators בנוי עם 555 555 tempr או פשוט אדפטורי vulcillators הם מספיקים ועלויות עטים. עבור תדרים גבוהים יותר (למשל, 100 k k kHz ל 1 MHz), resonscal-cost קרמיקה או quartzs יציבים.

המונחים: righting

לאחר המיקרובקר יוצר גל מרובע או גל רעד, מסנן קל נמוך להסיר הרמוניים ומייצר גלפור נקי יותר. מסנן סללן-Key שנבנה מ-A-amp אחד (LM358), שני מתנגדים, ושני קפקאים עולים פחות מ-1. לחלופין, מסנן RC פסיבי עשוי להספיק אם העומס הוא גבוה סטודנטים יכולים לחשב את ה-USF2 על בסיס נפח התדירות הגבוהה ביותר של ה-FD (או LTF) ואז פילטר נמוך יותר מ-1.

כוח אספקה

כוח USB (5V) הוא ubiquitous ובטוח. מתאם USB פשוט ל-breadboard מבטל את הצורך באספקת חשמל ייעודית.אם פעולת סוללה היא הרצויה להפגנות ניידות, סוללה של 9 V עם 7805 עבודות רגולטוריות, אבל חבילת Liion 2 תאים עם ממיר יעיל יותר.

שלב-בי-שלב עיצוב

דרישות Define

  • שיעור הנתונים:0 (ראה:0) 1 (300 bps ל 1200 bps (הופנהmon for Educationהפגנות).
  • (FLT:0) תדרי קארייר: אנדרט 1 1200 הרץ (סימן) ו 2200 הרץ (מרחב) עבור מטוס FSK טיפוסי, או 1070 הרץ / 1270 הרץ עבור תאימות של 300-baud.
  • (ב) ⁇ :0) ,0 (ב) ,0) , ⁇ (ברמה או קו עבור קלט אודיו למחשב).
  • מקור:0 (ב)5=5 V USB

המונחים: Components

בהתבסס על הדרישות, בחר מיקרובקר (Arduino Nano), אוסטר RC (NE555) לדור המוביל אם לא באמצעות תוכנה PWM, ו- תצלום כפול (LM358) עבור סינון. עבור ההדגמה (נבנה מאוחר יותר), להוסיף לולאה ממונעת שלב (NE567 או CD46) ו- CD40 קומטור (LM393) עלות 2C.

תיאור של Schematic

המעגל הממודול מחבר את הפלט הדיגיטלי של המיקרובקר (למשל, pin D9 עבור PWM) לפילטר RC נמוך ( k ⁇ התנגדות, 0.1 μF capacitor, לחתוך ⁇ 1.6 k k ⁇ 1.6 k) קידוד המסנן לתוך מגבר שאינו מחוסן (ga ⁇ 2) באמצעות חצי מ- μF kpffoff ⁇ למתח ישר ל- 10 ק"ג'או"ד"ד"ד"ד"ד ל-"ד"ד"ד"ד"ד"ד"ד"ר"מ"ד"ל"ל.

כוונון על לוח הלחם

להרכיב את הרכיבים על לוח לחם סטנדרטי ללא מכרה. שמור את מסילות הכוח נקי עם קפיטור עקף (100 μF אלקטרוליטי + 0.1 μ) ליד המיקרובקר. השתמש חוטי קפיצה קצרים עבור נתיבים גבוהים ספאריים.סטודנטים צריכים לבדוק כל שלב באופן שווה: ראשית לאמת את המיקרובקר פלט את התדירות הנכונה כדי לטבול (מולטי מרובים במצב LED או מסוף), ולאחר מכן לבדוק את הפלט למטה, ולאחר מכן, ולאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן לבדוק את הפלט למטה את הפלט הפלט ממצום 20 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן, ולאחר מכן, ולאחר מכן, ולאחר מכן, ולאחר מכן, ולאחר מכן, ולאחר מכן, ולאחר מכן, אם סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף סוף- 20.

בדיקות ווויכוח

(הופנה מהדף oscilloscope (כגון ההרחבה:0PicoScope 2000 seriesuaFLT:1 או הקוד הפתוח-FLT:2Simple OscillophcioFLT 3 באמצעות ממשק אודיו) יכול להציג את תדירות הגל של זמן-דומיין (RTLS) ל- RLTFLTF:5 יכול לנתח ספקטרום נמוך יותר של ספקטרום (FDR)

יישום תוכנה

יצירת FSK עם Arduino Using טון ()

השיטה הפשוטה ביותר היא להשתמש בפונקציה של FLT:0 (0) אשר מייצרת גל מרובע על סיכה מוגדרת. עבור BFSK, לכתוב לולאה הקוראת מעט מ-DMT (או ממערך של מתגי DIP) ומכנה את ה-FLT:1 עם התדר המתאים.

void loop() {
 if (digitalRead(dataPin) == HIGH) {
 tone(9, 2200); // 2200 Hz for mark
 } else {
 tone(9, 1200); // 1200 Hz for space
 }
 delay(bitDuration);
}

הערה: דיספד PWM על הסימון ומשתמש ב-Timer להפריע.זה עובד טוב עבור ריבית של כ-1200 Bps. עבור שיעורים גבוהים יותר או גלפורים חלק יותר, מניפולציות ישירות של פלט הזמן להגדלת התפוקה משווה את הרישום נדרש.

שימוש ב- Look-Up Tables for Smooth Sinewaves

אם המודול חייב לייצר גלי ערפל (למשל, תאימות עם שלב טלפון סטנדרטי FSK), להשתמש בטבלה של מבט (LUT) מאוחסנים בזיכרון הבזק.המיקרובקר קורא את ה-LUT בקצב (FLT:0f sampleFLT:1 ופלט את הערך לסימון DAC (256 או PW עם גישה מהירה יותר ל- CUT הוא יעיל יותר ל- 2 ליטרים.

עקבו אחרי Serial Data

עבור הפגנה פונקציונלית מלאה, המודול יכול לשדר דמויות ASCII שנשלחו מהמחשב על USB-to-serial (UART) המיקרובקר buffers כל אחד על ידיטה ולבצע את המרה סדרתית-למקבילה, ואז מפיץ את bitstream כמו FSK בסוף המקלט, מיקרובקר שני עם PLL Demoulator לשחזר את ה bits ו-Dprints את הדמויות על צ'נדרונדר זה הוא תרגיל "מחדש" הוא תרגיל פעיל" זה, הוא הפעילונדרונדרושן, הוא תרגיל פעיל.

פעילויות חינוכיות וניסויים

העברת הודעות טקסט

יש תלמידים לשלוח הודעה קצרה (למשל, "HELLO") בין שני מודולים FSK המחוברים על ידי חוט.הם מודדים את הזמן שלוקח להעביר את ההודעה, לחשב את קצב ה bit האפקטיבי, ולהשוות אותו למקסימום התיאורטי. ואז הם מציגים מקור רעש (למשל, מעריץ קרוב או מפיץ מתח התנגדות בהזרקת רעש אקראי) ולבחון כיצד שיעור השגיאה מעט.

רמה של שגיאות bit (ER) עם רמות רעש שונות

לבנות מבחן פשוט BER: להעביר רצף ידוע פסאודודום (למשל, 511-bit PRBS) ולהשוות קיבלו ביטים עם הרצף הצפוי. Vary the Sign-to-noise יחס על ידי התאמת רווח של מעגל הזרקת הרעש. BER לעומת SNR כדי לאמת את העקום התיאורטי עבור FSK שאינם קוהרנטיים, הניסוי הזה בונה עבור האינטואיציה עבור רוחב הפס בין ביצועים, וטעום, לבין ביצועים.

השוואת FSK עם ASK ו-PSK

מודול חינוכי יעיל יכול להיות מותאם להפגין מפתח שינוי amplitude (ASK) והחלפת שלב (PSK) על ידי שינוי התוכנה וכמה רכיבים פסיביים. עבור ASK, פשוט לעבור את המוביל על ו off.עבור PSK, להשתמש שער XOR כדי למנוע את שלב של המוביל.

ניתוח עלויות והפסקת תקציב

להלן הצעת חוק מוערכת של חומרים עבור מודולטור יחיד FSK (לא כולל המקלט) מתאים לשיעור של 20 תלמידים, בהנחה הנחות גדולות:

  • Arduino Nano Cloe: $3.50
  • LM358 תצלום: 030
  • ®NE555 Timer (אופציונלי, עבור אוסטרטור עומד) 025
  • רכיבים פסיביים (resistors, capacitors, Headers): $1.00
  • לוח לחם: $2.00
  • חוטי קפיצה (נקבה-לגבר): 1.50
  • כבל USB: $1.00
  • מיסק. (BNC מחבר, רב עוצמה): 050

(FLT:0) לכל מודול: - $ 10.00FearLT:1 (לא כולל אוקטילוסקופ או מחשב) עבור שיעור של 20, סך הכל הוא בערך 200 $ - בתוך תקציבי מעבדה טיפוסיים.יתר על כן, רוב החלקים ניתנים לחזרה על פני סמסטרים.אם בית הספר כבר הבעלים של מיקרו-בקרים בסיסיים ולוחמי לחם, העלות המצטברת ל-3 דולר מתחת לתלמיד נוסף ו- IC.

בעיות נפוצות

  • (ב) אין אות תפוקה: 1 (ב) לבדוק את כוח המיקרו-בקר, הקרקע והשעון. לבדוק כי הפונקציה FLT:4 נקראה עם ציון תקף (מונים 3, 5, 6, 9, 10, 11 על אונו).
  • (ב) [15] , ⁇ : ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) סחף:0 (FLT:1 עבור oscillators, טמפרטורה ואספקת מתח השפעה על המוביל. השתמש באספקת V מוסדרת 5 וחשב שלישיה עבור התאמה טובה.
  • (FLT:0) שגיאות ב- SNR נמוך:FearLT:1 ; הדמוגרף PLL לא יכול לנעול.תכוונן את תדירות מרכז PLL עם מד תאוצה רב עוצמה.
  • (FLT:0) השוואות מרעש דיגיטלי: FLT:1hil מפריד את סעיף מסנן אנלוגי מן השטרות המיקרובקר הדיגיטליים. השתמש במטוס קרקע על ורואול או להוסיף טפילים על קו הכוח.

מסקנה

עיצוב מודולים FSK יעילים עבור מטרות חינוכיות הוא לא רק אפשרי אבל גם מתגמל באופן פדגוגי. על ידי מינוף מיקרובקרים בכל מקום, phosul-amps, רכיבים פסיביים, מחנכים יכולים ליצור מודולריים, בטוח, ופלטפורמות הניתנים לחזרה ללמד את מושג הליבה של תקשורת דיגיטלית.

(המדריךים המבקשים משאבים נוספים, ה-FLT:0) National Instruments's FSK הדרכות FSK 1FLT מספק זווית תיאורטית יותר, בעוד ה-FLT:2FSK-Library עבור Arduino על GitHubveFLT:3 מציע דוגמאות קוד לשימוש מוכן לשימוש.עם השקעה מינימלית למעלה, כל כיתה יכולה להפוך את התיאוריה של שינוי מפתח לתוך מציאות מוחשית, מוחשית, מוחשית, בלתי ניתנת למדידה, ומציאות, ומציאות.