La codifica del cambio di frequenza è la più importante modulazione digitale tecnica, ed è anche noto come FSK. Un segnale ha l'ampiezza, la frequenza e la fase come proprietà. Ogni segnale ha queste tre proprietà. Per aumentare una qualsiasi delle proprietà del segnale possiamo utilizzare il processo di modulazione. Perché ci sono vari vantaggi di tecnica di modulazione . In quelli alcuni dei vantaggi sono: l'antenna dimensioni ridotte, evitare il multiplexing dei segnali, diminuire l'SNR, è possibile una comunicazione a lungo raggio, ecc. Questi sono gli importanti vantaggi del processo di modulazione. Se moduliamo l'ampiezza del segnale binario in ingresso in base al segnale portante, cioè chiamato come keying shift di ampiezza. Qui, in questo articolo, discuteremo cosa sono la codifica a spostamento di frequenza e la modulazione FSK, il processo di demodulazione insieme ai loro vantaggi e svantaggi.
Cos'è il cambio di frequenza?
È definito come la modifica o il miglioramento delle caratteristiche di frequenza di un segnale binario di ingresso in base al segnale portante. La variazione di ampiezza è uno dei principali svantaggi di ASK. Quindi, a causa di questa tecnica di modulazione ask utilizzata solo in poche applicazioni. E anche la sua efficienza energetica dello spettro è bassa. Porta allo spreco di potere. Quindi, per superare questi inconvenienti, è preferibile utilizzare il Frequency Shift Keying. FSK è anche noto come binario Key Shift di frequenza (BFSK). La seguente teoria della codifica del cambio di frequenza descrive cosa sta succedendo in modulazione di keying shift di frequenza .
Teoria del cambio di frequenza
Questa teoria della codifica a spostamento di frequenza mostra come le caratteristiche di frequenza di un segnale binario cambiano in base al segnale portante. In FSK, le informazioni binarie possono essere trasmesse attraverso un segnale portante insieme ai cambiamenti di frequenza. Il diagramma seguente mostra il file diagramma a blocchi della manipolazione del cambio di frequenza .
Schema a blocchi FSK
In FSK, vengono utilizzati due segnali portanti per produrre forme d'onda modulate in FSK. La ragione di ciò, i segnali modulati FSK sono rappresentati in termini di due frequenze diverse. Le frequenze sono chiamate 'mark frequency' e 'space-frequency'. La frequenza del segno ha rappresentato la logica 1 e la frequenza spaziale ha rappresentato la logica 0. C'è solo una differenza tra questi due segnali portanti, cioè l'ingresso portante 1 ha più frequenza dell'ingresso portante 2.
Ingresso portante 1 = Ac Cos (2ωc + θ) t
Ingresso portante 2 = Ac Cos (2ωc-θ) t
Gli interruttori del multiplexer 2: 1 hanno il ruolo importante per generare l'uscita FSK. Qui l'interruttore è collegato all'ingresso portante 1 per tutti gli 1 logici della sequenza di ingresso binario. E gli interruttori sono collegati all'ingresso portante 2 per tutti gli 0 logici della sequenza binaria di ingresso. Quindi, le risultanti forme d'onda modulate dall'FSK hanno frequenze di marcatura e frequenze spaziali.
Forme d'onda di uscita modulazione FSK
Ora vedremo come l'onda modulata FSK può essere demodulata a lato del ricevitore. Demodulazione è definito come la ricostruzione del segnale originale dal segnale modulato. Questa demodulazione può essere possibile in due modi. Sono
- Rilevamento coerente di FSK
- Rilevamento FSK non coerente
L'unica differenza tra il modo di rilevamento coerente e non coerente è la fase del segnale portante. Se il segnale portante che stiamo usando sul lato trasmettitore e sul lato ricevitore si trovano nella stessa fase durante il processo di demodulazione, cioè chiamato modo coerente di rilevamento ed è anche noto come rilevamento sincrono. Se i segnali portanti che stiamo usando sul lato trasmettitore e ricevitore non sono nella stessa fase, allora tale processo di modulazione è noto come rilevamento non coerente. Un altro nome per questo rilevamento è rilevamento asincrono.
Rilevamento coerente di FSK
In questo rilevamento FSK sincrono, l'onda modulata è stata influenzata dal rumore mentre raggiungeva il ricevitore. Quindi, questo rumore può essere eliminato usando il filtro passa-banda (BPF). Qui nella fase del moltiplicatore, il segnale rumoroso modulato dall'FSK viene moltiplicato con il segnale portante dal locale oscillatore dispositivo. Quindi il segnale risultante passa dal BPF. Qui questo filtro passa-banda è assegnato alla frequenza di taglio che è uguale alla frequenza del segnale di ingresso binario. Quindi le stesse frequenze possono essere consentite al dispositivo decisionale. Qui questo dispositivo di decisione fornisce 0 e 1 per lo spazio e le frequenze di marcatura delle forme d'onda modulate FSK.
rilevamento coerente di FSK
Rilevamento FSK non coerente
Il segnale FSK modulato viene inoltrato dal filtro passa-banda 1 e 2 con frequenze di taglio uguali alle frequenze dello spazio e del segno. Quindi, i componenti del segnale indesiderati possono essere eliminati dal BPF. E i segnali FSK modificati vengono applicati come input ai due rilevatori di inviluppo. Questo rilevatore di inviluppo è un circuito avente un diodo (D). In base all'ingresso al rilevatore di inviluppo, fornisce il segnale di uscita. Questo rilevatore di inviluppo utilizzato nel processo di demodulazione di ampiezza. In base al suo ingresso genera il segnale e quindi viene inoltrato al dispositivo di soglia. Questo dispositivo di soglia fornisce la logica 1 e 0 per le diverse frequenze. Questo sarebbe uguale alla sequenza di input binario originale. Quindi, la generazione e il rilevamento dell'FSK possono essere eseguiti in questo modo. Questo processo può essere noto per modulazione e demodulazione della chiave a spostamento di frequenza sperimentare anche. In questo esperimento FSK, FSK può essere generato dal timer IC 555 e il rilevamento può essere possibile da 565IC, noto come anello ad aggancio di fase (PLL) .
rilevamento FSK non coerente
Ci sono poche vantaggi e svantaggi della codifica con cambio di frequenza sono elencati di seguito.
Vantaggi
- Processo semplice per costruire il circuito
- Variazioni di ampiezza zero
- Supporta una velocità dati elevata.
- Bassa probabilità di errore.
- Alto SNR (rapporto segnale / rumore).
- Più immunità al rumore rispetto all'ASK
- La ricezione senza errori può essere possibile con FSK
- Utile nelle trasmissioni radio ad alta frequenza
- Preferibile nelle comunicazioni ad alta frequenza
- Applicazioni digitali a bassa velocità
Svantaggi
- Richiede più larghezza di banda rispetto a ASK e PSK (phase shift keying)
- A causa della necessità di un'ampia larghezza di banda, questo FSK ha delle limitazioni da utilizzare solo nei modem a bassa velocità il cui bit rate è 1200 bit / sec.
- Il tasso di errore di bit è inferiore nel canale AEGN rispetto alla codifica a sfasamento.
Quindi, il key shift di frequenza è una delle tecniche di modulazione digitale fine per aumentare le caratteristiche di frequenza del segnale binario di ingresso. Con la tecnica di modulazione FSK possiamo ottenere una comunicazione priva di errori in alcune applicazioni digitali. Ma questo FSK ha una velocità dati finita e consuma più larghezza di banda può essere superato dal QAM, che è noto come modulazione di ampiezza in quadratura. È la combinazione di modulazione di ampiezza e modulazione di fase.
