Eğitim Amaçları için Maliyet- etkisiz Fsk Modulation Modülleri Tasarlamak

Giriş Giriş Giriş

Frekans Değiştirici (FSK), eğitim bütçelerini özellikle sınıflama dersleri için en erişilebilir dijital modulation programlarından biri olarak kalır - ikili verileri iki ayrı taşıyıcı frekansı olarak temsil eder - el-on öğrenme için ideal kılar, ancak ticari FSK test ekipmanı genellikle eğitim bütçelerini kısaltmak için kapsamlı bir kılavuz sunar.

FSK Modulation

İkili ve M-ary FSK

İkili FSK (BFSK), bir mantık:0)[/FONT=FONT=2) ve bir mantık)[Dönetici için kullanılabilir.([Dönetici: 9)[Dönetici: 9)[D)[Döneticileri ve frekansları arasındaki fark, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte otomatik olarak yüksek çözünürlükte olan frekanslar için kullanılabilir.

Band Wide and Modulation Index

Bir FSK sinyalinin genişliği iki frekans ve veri oranı arasındaki sapmaya bağlıdır. Frekans sapması biraz oran ile küçük bir şekilde karşılık gelirse, spektrum neredeyse = sapma hızı (TYK) ile Gaussian-likesi şeklindedir.Büyükr:3) minimum değişim anahtarlama (MSK), bu tür FSK oranındaki özel bir şekilde ayarlanabilir.

Eğitim için Avantajları

• [FONT:0] Sağlamlık: [Dönetici: [Dönetici: 1) FSK, ASK'dan daha az hassastır, erken prototyping sırasında affedilir.
• [FONT=0]Simple Hardware:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:0) Temel bir FSKla modülatörü tek bir osilatör ve bir anahtar (örneğin transistör veya analog bir geçiş) ile inşa edilebilir.
• [FONT:0]Straight forward demodulation: Bir faz kilitlenmiş bir döngü veya eşleştirilmiş filtreler kullanarak, öğrenciler orijinal verileri karmaşık DSP olmadan geri alabilir.

Eğitim Modülleri için Anahtar Tasarım

Sik ve Low Bölümler Kont

Her ek bileşen maliyet, montaj zamanı ve potansiyel başarısızlık noktaları arttırır. 10 pasif bileşenden daha az kullanan bir devre için reaktifler artı mikrokontrolcülerden kaçının. Pahalı entegre modülcülerden kaçının; bunun yerine, doğrudan bilgisayarda geçiş yapın.Bir ekmek dolabı prototipi birleştirmek için 30 dakikadan daha az olmalıdır.

Güvenlik ve Reusability

Tüm modüller düşük gerilimde (3.3 V to 5 V) çalıştırılmalıdır ve kalabalık laboratuvarlarda güvenli kullanım izin vermek için minimum mevcut olmalıdır. USB güç malzemeleri veya standart batarya paketleri kullanın. Test noktaları ve atlayıcı başlıklarla birlikte tahtayı tasarlayın, böylece öğrenciler şarj edilebilir parametreleri - frekansları değiştirmek için - satış yapmadan.

Genişleme için modülerlik

Modülatörü fiziksel olarak ayrıştırın. Bu, öğrencilerin programlarını karıştırmasını ve bir iletim kanalı (örneğin, basit bir tel, bir ses kablosu veya hatta kısa bir radyo bağlantı) tasarlamasını sağlar. modüler bir yaklaşım da bütçe izin verdiğinde sistemin yarısını bağımsız olarak yükseltmesine izin verir.

Bitirme Seçimi ve Maliyetleri

Mikrokontroller: Modulatorun Kalbi

Düşük maliyetli mikro kontroller, ses-fretleri üretmek gibi çalışır:0)Arduino Nano) veya [[ATmega328P) veya [[Dönüşükücüler için [DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDNTD) , ESP32'nin inşa edilmiş yüksek çözünürlükte iki kanalda iki dalga aralığına mal olabilir.

Oscillators: RC veya Kristal?

20 kHz (audible range) altında çalışan eğitim için, RC oscillators 555 zamanlayıcı veya basit bir op-amp rahatlaması ile inşa edilen ve iki ilgili frekans elde etmek için yeterli ve maliyetle şarj edilir - sonra iki tane daha fazla mod kullanarak geçiş yapar.Bu yöntem sabit bir oranı korur.

Filtreleme ve İşaret Şerge

Mikrokontroller bir kare dalga oluşturur veya keskin bir dalgalar attıktan sonra, basit bir düşük geçit filtresi harmonikleri kaldırır ve daha temiz bir dalgaformu üretir.Bir af-amp (LM358), iki direnç, ve iki kapasitör, 1 $'dan daha az maliyetle çalışır ve yük devretme yüksek olup yüksek çözünürlükte bir şekilde sabitlenir.Öğrenciler en yüksek taşıyıcı frekansı hesaplayabilir veya daha sonra filtreli çıktıyı ucuz USB oscilloskopu (örneğin, 1'den daha düşük maliyetlidir).

Güç Tedariki

USB güç (5 V) ubiquitous ve güvenlidir. Basit USB-breadboard adaptörü, özel bir güç tedarikinde batarya ömrünü uzatma ihtiyacını ortadan kaldırır.Eğer akü işlemi 7805 düzenleyici ile 9 V batarya, ancak 2-cell Li-ion paketi daha verimlidir.

Adım-byStep Design Process

Define Gereksinimleri Tanımlamak

• [FONT=0)Data rate:[Dönetici: [Dönetici: 0,3 bps (ömürücü gösteriler için) 300 bps.
• [FONT=0)Carrier frekansı:[Dönetici: [Dönder: 1.) 1200 Hz (mark) ve 2200 Hz (space) tipik bir Bell 202-akrom için, ya da 1070 Hz / 1270 Hz 300-baud modem uyumluluğu için.
• [FONT=0)Output amplitude:[Dönetici: 0 ila 5 V zirveye kadar (TTL- Seviye veya PC'ye ses girişi için üst düzey).
• [FONT=0)Power kaynağı:[Dönetici:0) 5 V USB.

Bileşenler Select

Gereksinimlere dayanarak, bir mikrokontrol (Arduino Nano), bir RC osilatör (NE555) ve bu IC'ler toplam 2 $ 'lık bir diziye mal olur.

Devre Schematic Description

Modül devre mikro kontrol cihazının dijital çıktısını birleştirir (örneğin PWM için D9 pin) ilk sipariş RC düşük geçit filtresi (1 kULL direnç veya 0.1 μF kapasitor, kesim ⁇ 1.6 kHz). Filtrelenen sinyal, bir konuşmacıya veya doğrudan doğruya bir hoparlör/çavü kullanarak.

Ekmek dolabına kazın

Standart bir satışçı ekmek dolabındaki bileşenleri birbirine benzetmiş gibi. Güç rayları her aşamayı test etmeli: ilk olarak, mikro kontrol cihazı (görüntüde bir multimetre elektrolitik + 0.1 μF seramik) frekans veya 20 Hz'nin altındaki bir LED diski kontrol eder.

Test ve Debugging

Ucuz USB oscilloskopu (örneğin bir ses arayüzü gibi) zaman-bölge dalgalarını görüntüleyebilir.In spektrum analizi, ücretsiz yazılımlar) veya açık kaynak [[FFTD D FONT [D][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=CTRNT=STRNT=FONT=D CONT=FONT=STRNT=STRNT=STRNT=STRNT=STRNT=STRNT=STR=STR=STR=STR=STR=STRNT=STR=STRNT=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STR=STRNT=STR=STR=STR=STRNT=STR=STRNT=STR=STRNT=STR=STR=STR=STRNT=

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

Eğitmenler ek kaynaklar arıyorlar, [[Döneticileri FSK öğreticisi) daha teorik bir açı sağlarken, Arduino için Arduino için Arduino için değiştirilebilir (Dönder)[Dönderlik için hazır kod örnekleri sunar.