Frekans Değiştirilmesi Anahtarlama
Frekans Değiştirici (FSK), taşıyıcı frekansının ikigençlikli gürültüyü ve göreceli basitliği her iki nesilde temsil etmek için ayrı olarak kullanılan temel bir dijital modulation programıdır.FSK, frekans modülasyonu (uz) bir başkasıyla karşılaştırıldığında, analog iki frekans arasındaki fark edilir.Bu teknik genellikle kanaldaki bozulma ve algılamadaki bağının varlığı nedeniyle telekomünikasyonda ayrımı ayırt edilebilir.
Bu kılavuz, hem klasik analog yaklaşımları hem de modern dijital uygulamaları kapsayan FSK sinyallerinin nesline ve tespitine ayrıntılı bir bakış sunar. Altta yatan ilkeleri, pratik devre tekniklerini ve gerçek dünya uygulamalarını inceleyeceğiz, yazara dayalı kaynaklar üzerinde dijital iletişim alanından çizimler.
FSK Modulation
FSK sinyali matematiksel olarak ifade edilebilir:
[0](t) = Bir ortak(2) )) {0|0|0|0|0|0|0|0|0|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|x|)
[FONT=0}0}[DÜDÜDÜDÜDÜ:2][DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
İki frekans seçimi sistemin biraz oranına ve gerekli bant genişliğine bağlıdır. frekans sapması 345f = |f)[Dönetici:0)[Dönetici:2)|) kritik bir rol oynar: çok küçük ve sinyallerin gürültünün varlığında ayırmak zorlaşır; çok büyük ve geniş bant verimliliği.
FSK Signal Nesil Teknikleri
FSK sinyallerinin nesli birkaç yöntem üzerinden yapılabilir, her biri kendi avantajları ve ticaret-offları maliyet, istikrar, ⁇ saflığı ve entegrasyon kolaylığı açısından yapılabilir.
1. Gerçeği (VCO) Yöntemi
Klasik analog yaklaşım, girdinin ikili veri akışı tarafından yönlendirildiği bir gerilim kontrollü osilatör kullanır. A VCO, uygulanan bir kontrol gerilimine göre bir çıkış frekansına göre frekanstan kaçınır.VCO'nun cevabı mükemmel doğrusal değilse, VCO'nun çıktı frekansı değişir.
2. Doğrudan Dijital Synthesis (DDS) Yöntemi
Modern dijital sistemler giderek doğrudan dijital Synthesis (DDS) ile FSK sinyalleri üstün hassasiyet ve istikrarla üretmek için güvenmektedir. A DDS sistemi, hızlı geçiş hızları ve her saat döngüsünde bir faz artışı sağlayan bir yüksek çözünürlükte, bir yeniden yapılandırmaya yanıt olarak hızlanan bir DDS sistemi ile sabit frekans çözünürlüğü sağlar.DDS sistemi, mikro-düşükücükler için mükemmel bir şekilde kontrol edilebilir.
DDS temelleri hakkında daha fazla ayrıntı için,Analog Cihazlarının DDS öğreticisi).
3. Aşamalı Ring (PLL) Yöntemi
Bir faz kilitlenen döngü, iki kilit devlet arasında bir gerilim kontrollü osilatör kilitleyerek frekans sentezi sağlar.SLL'nin modulation girişine sürekli olarak erişim sağlar (örneğin, modulation, PLL'nin frekansının iki kilit devlet arasında değişebileceğinin yavaş olması gerekir. PLL tabanlı FSK jeneratörleri mükemmel frekans stabilitesi sunar, çünkü VCO sürekli olarak PLL frekansına kıyasla kullanılır.
4. Dijital Dalgaform Antez From Memories
Düşük seviyeli veya test uygulamaları için, FSK sinyalleri sürekli örnekleme oranına DAC tarafından oluşturulabilir.Bu yöntem, belirli bir akışa dayalı olarak doğru dalgalamanın dikkatli bir şekilde yönetilmesini gerektirir.Bir alternatif, çıktıları ile iki bağımsız ossiyonistin kullanılmasıdır.
FSK Signals için algılama teknikleri
FSK'nın tespiti, alıcının performans ve karmaşıklık arasında istenen ticaret aşamasının ve istenen ticarete bağlı olup olmadığı konusunda ilgilidir.
1. Coherent Tespiti
Coherent algılama, alıcının, gelen taşıyıcı ile aşamalı olarak üretilen bir referans sinyaline sahip olmasını gerektirir. Alınan sinyal, [söneticileri ile birlikte) F)).[Döneticileri) ile aynı zamanda yüksek çözünürlükte kullanılan bir sinyal algılama sistemleri ile aynı şekilde entegre edilir.
Faz senkronizasyonu bir Costas döngüsü veya bir squaring döngüsü ile elde edilebilir. Uygulamada pilot tonlar veya diferansiyel kodlama taşıyıcı kurtarmasını kolaylaştırmak için kullanılabilir.
2.Koherent Tespiti
Non-coherent algılama taşıyıcı faz senkronizasyonu gerektirmez, hızlı faz varyasyonlarına karşı daha basit ve daha sağlam hale getirir (örneğin, çoklu sempati veya Doppler değişimleri nedeniyle). en yaygın zarf olmayan yöntemler tespit edilir: iki bantlı zarf ortalık süzgeçmiş.[D)) ve f).)
Yakın ilişkili bir teknik, sıfır-crossing dektörün kullanımıdır: per bit dönem başına sıfır geçiş sayısı sayılır; daha yüksek bir sayı, dijital uygulamalarla kıyaslanabilir. Başka bir popüler yaklaşım, ancak FM'yi amplitüdül varyasyonları haline getiren ve daha sonra bir eşsiz karar kullanır.
Algı yöntemlerinin kapsamlı bir karşılaştırması için, bkz.<0).Bu makale Mikrodalga Gazeteci[Dönemli).
3. Eşleştirilmiş Filtre / Korrelasyon Tespiti
Dijital sinyal işlemede, FSK algılama genellikle maçlı filtreler veya korelatörler kullanılarak yapılır. Alınan sinyal, iki sembol dalgaformlarının bilinen şablonları ile ilişkilendirilir. Korrelator çıktıları, en yüksek korelasyon tespitinde örneklenir ve en yüksek korelasyon performansı ile birlikte, dijital sonlu dürtü yanıt (FIR) filtreleri kullanılarak uygulanabilir. CPFSFSFS için Viterbi algoritması, korelatör çıktıları maksimum benzeri algılama için uygulanabilir.
4. PLL-Based Tespiti
Bir faz kilitlenmiş döngü de bir FSK demodulator olarak hizmet edebilir. FSK sinyali iyi tasarlanmış bir PLL'ye uygulanırken, VCO'nun kontrol gerilimi, kontrol gerilimine göre, orijinal ikili verileri iyi bir hassasiyet sağlar ve hem de FSK'nın iki ikili hem de çok seviyeli FSK'ye de kullanılabilir.
FSK Sistemlerinde Pratik Değerlendirme
Band Wide and Spectral Verimliliği
FSK sinyalinin genişliği frekans sapmasına ve biraz oranına bağlıdır. Carson'un kuralı yaklaşık bir bant genişliği verir: )BW ⁇ 2345f + 2R)b. CPK için, Gaussian veya kosinasyonlar daha önce kullanılan ana hatlara daha fazla yayılmak için kullanılır.
Bit Error Rate Performansı
[Döneticileri, beyaz Gaussian gürültü (köksüz) için [FONT=0)[Dönemli FSK:2) = Q( (28)[D[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ)[Üye Olmayanlar (GÜN)[Üye Olmayanlar (GÜN)[Üye Olmayanlar)[Üye Olmayanlar (GÜN)
Çok-Level FSK (M-FSK)
İkili FSK'nın ötesinde, M-ary FSK, birçok filtreyi imzalamak için iki frekanstan daha fazla kullanır, ancak LoRa (daha fazla frekans aralığına göre M-FSK'nın maliyetine göre dört frekans kullanır).
Modern İletişim Uygulamaları FSK'nın Modern İletişim Uygulamaları
- [FONT=0) Radyo Frekans Tanımlama (RFID))[FONT][FONT=0)[FONT=FONT=0)[FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=0)) İki resonlu frekans arasındaki etiket, basit ve düşük maliyetli okuyucu algılamasına izin verir.
- [FONT=0]Wireless Sensör Ağları [Dönetici: Low-power Transceivers for IoT applications genellikle FSK'yi düşük veri oranlarında mükemmel güç ve sağlam performans nedeniyle kullanmaktadır. IEEE 802.15.4 standart (Zigbee) O-QPSK'yi kullanır, ancak birçok özel alt anahtar bağlantı daha basit uygulama için FSK'yi tercih eder.
- [FONT=0]Telemetri ve Uzaktan Kontrol[[Dönetici: FSK radyo kontrollü modeller, dronelar için telemetri sistemleri ve orta mesafeler üzerinde güvenilirlik yüksek veri oranları olmadan gereklidir.
- [FONT:0] ⁇ Radyo[DÜT:1]: Radyo amatörleri, FSK'yı (örneğin RTTY – Radyo Teletip) dijital modlar için kapsamlı bir şekilde kullanırlar. AFSK (Sürek FSK) o zaman tek taraflı bir bağlantıya sahip bir şekilde bir yüklenirken, normal FSK doğrudan verici anahtar verir.
- [FONT:0)Mavi Çok İyi Temel Puan (BR))[FONT): Gaussian FSK (GFSK) 0,3 modulation indexi ile Bluetooth BR, etkin spektrum kullanımı ile 1 Mbps veri oranını elde edin.
- [FONT=0)Legacy Modems[[DÜT:1): Erken telefon modemleri (Bell 202, CCITT V.23), FSK'yı 1200 gr ve aşağıda, 1200/2200 Hz veya 1300/2100 Hz gibi frekans çiftlerini kullanarak kullandı.
Meydanlar ve Gelecek Trendleri
FSK olgun bir teknoloji olsa da, devam eden araştırma birkaç sınırlamaya hitap ediyor. Bir meydan okuma, düşük maliyetli modülasyonlar ile senaryoların yoğun müdahaleye kıyasla çekici hale getiriyor (örneğin QAM veya PSK gibi daha verimli programlar tercih edilir).
Son zamanlarda, FSK sinyallerinin, geleneksel eşleştirilmiş filtrelerin başarısız olduğu durumlarda, eğitim verilerinin en iyi karar sınırlarını öğrenebileceğini gösteren son gelişmeler, potansiyel olarak geleneksel demodülasyonlar hakkında bilgi sahibi olur.[Döneticiler) Ayrıca, FSK sinyalleri, FSK'yi, geleneksel eşleştirilmiş filtrelerin başarısız olduğu durumlarda kontrol ve geri bildirim kanallarının gözetimi ve geri bildirim kanallarını araştırır.
FSK'nın geniş spektrum teknikleri ile entegrasyonudur. Örneğin, [[DÜŞÜNCÜS:0) FSK ile bir araya gelen FSK, Bluetooth'ta olduğu gibi, düşük güç tüketimiyle uzun menzilli bir şekilde müdahale etmeyi sağlar.
Teorik temellerle ilgilenenler için, klasik ders kitabı:0) Proakis ve Salehi[DÜT:1) tarafından yapılan Dijital İletişim ([Dönetici) Uygulamalı ve algılamayı sağlar. Ek olarak, [[Dönetici İletişim Sistemleri[Döneticileri ve Satın Alma Sistemi[Döneticileri)
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
FSK, basitlik, sağlamlık ve kullanışlılık için değerli bir dijital iletişimin temel VCO tabanlı jeneratörlerden yüksek veri oranlarına ve daha karmaşık kanallara doğru evrimleşen FSK, özellikle de güç verimliliğine, maliyete ve yüksek kaliteli iletişim sistemlerine uygun bir dizi tasarım seçeneği sunuyor.