Frequency Shift Keying (FSK) Trabalho e aplicações

O chaveamento de mudança de frequência é o mais importante modulação digital técnica, e também é conhecido como FSK. Um sinal tem amplitude, frequência e fase como propriedades. Todo sinal tem essas três propriedades. Para aumentar qualquer uma das propriedades do sinal, podemos ir para o processo de modulação. Porque existem várias vantagens do técnica de modulação . Nesses, algumas das vantagens são - a antena tamanho reduzido, evita multiplexação de sinais, diminui o SNR, comunicação de longo alcance pode ser possível, etc. Estas são as vantagens importantes do processo de modulação. Se modularmos a amplitude do sinal binário de entrada de acordo com o sinal da portadora, isto é, chamado de manipulação de mudança de amplitude. Aqui, neste artigo, vamos discutir o que é chaveamento de mudança de frequência e modulação FSK, processo de demodulação, juntamente com suas vantagens e desvantagens.

O que é o chaveamento de freqüência?

É definido como a mudança ou melhoria das características de frequência de um sinal binário de entrada de acordo com o sinal da portadora. A variação de amplitude é uma das principais desvantagens do ASK. Portanto, devido a esta técnica de modulação ask usada apenas em algumas aplicações. E sua eficiência energética de espectro também é baixa. Isso leva ao desperdício de energia. Portanto, para superar essas desvantagens, é preferível usar o recurso Frequency Shift Keying. FSK também é conhecido como binário Chaveamento de mudança de freqüência (BFSK). A teoria de chaveamento de mudança de frequência abaixo descreve o que está acontecendo em modulação de mudança de freqüência .

Teoria de Frequency Shift Keying

Esta teoria de chaveamento de mudança de frequência mostra como as características de frequência de um sinal binário mudam de acordo com o sinal da portadora. No FSK, as informações binárias podem ser transmitidas por meio de um sinal de portadora junto com as mudanças de frequência. O diagrama abaixo mostra o diagrama de blocos de mudança de frequência .

Diagrama de blocos FSK

No FSK, dois sinais de portadora são usados ​​para produzir formas de onda moduladas FSK. A razão por trás disso, os sinais modulados FSK são representados em termos de duas frequências diferentes. As frequências são chamadas de “frequência de marca” e “frequência espacial”. A frequência de marca representou a lógica 1 e a frequência espacial representou a lógica 0. Há apenas uma diferença entre esses dois sinais de portadora, ou seja, a entrada de portadora 1 tendo mais frequência do que a entrada de portadora 2.

Entrada da portadora 1 = Ac Cos (2ωc + θ) t

Entrada da portadora 2 = Ac Cos (2ωc-θ) t

O (s) switch (es) do multiplexador 2: 1 tem o importante papel de gerar a saída FSK. Aqui, a chave é conectada à entrada da portadora 1 para todos os 1s lógicos da sequência de entrada binária. E a (s) chave (s) são conectadas à entrada da portadora 2 para todos os 0s lógicos da sequência binária de entrada. Portanto, as formas de onda moduladas FSK resultantes têm frequências de marca e frequências espaciais.

FSK-modulation-output-waveforms

Agora veremos como a onda modulada FSK pode ser demodulada no lado do receptor. Demodulação é definido como reconstruir o sinal original do sinal modulado. Essa demodulação pode ser possível de duas maneiras. Eles estão

• Detecção de FSK coerente
• Detecção de FSK não coerente

A única diferença entre a forma coerente e não coerente de detecção é a fase do sinal da portadora. Se o sinal da portadora que estamos usando no lado do transmissor e no lado do receptor estiverem na mesma fase durante o processo de desmodulação, ou seja, chamado de forma coerente de detecção e também é conhecido como detecção síncrona. Se os sinais da portadora que estamos usando no lado do transmissor e do receptor não estiverem na mesma fase, esse processo de modulação é conhecido como detecção não coerente. Outro nome para essa detecção é detecção assíncrona.

Detecção Coerente de FSK

Nesta detecção FSK síncrona, a onda modulada foi afetada pelo ruído ao chegar ao receptor. Portanto, esse ruído pode ser eliminado usando o filtro passa-banda (BPF). Aqui, no estágio de multiplicador, o sinal modulado FSK ruidoso é multiplicado com o sinal da portadora do local oscilador dispositivo. Então, o sinal resultante passa do BPF. Aqui, este filtro passa-banda é atribuído à frequência de corte que é igual à frequência do sinal de entrada binária. Portanto, as mesmas frequências podem ser permitidas ao dispositivo de decisão. Aqui, este dispositivo de decisão fornece 0 e 1 para frequências de espaço e de marca das formas de onda moduladas FSK.

detecção de FSK coerente

Detecção de FSK não coerente

O sinal FSK modulado é encaminhado do filtro passa-banda 1 e 2 com frequências de corte iguais às frequências de espaço e de marca. Assim, os componentes de sinal indesejados podem ser eliminados do BPF. E os sinais FSK modificados são aplicados como entrada para os dois detectores de envelope. Este detector de envelope é um circuito com um diodo (D). Com base na entrada para o detector de envelope, ele fornece o sinal de saída. Este detector de envelope é usado no processo de demodulação de amplitude. Com base em sua entrada, ele gera o sinal e, em seguida, é encaminhado para o dispositivo de limite. Este dispositivo de limite fornece a lógica 1 e 0 para as diferentes frequências. Isso seria igual à sequência de entrada binária original. Portanto, a geração e detecção de FSK podem ser feitas desta forma. Este processo pode ser conhecido pelo modulação e demodulação de chaveamento de freqüência experimente também. Neste experimento FSK, FSK pode ser gerado pelo temporizador 555 IC e a detecção pode ser possível por 565IC que é conhecido como um loop de bloqueio de fase (PLL) .

detecção de FSK não coerente

Há poucos vantagens e desvantagens do chaveamento de mudança de frequência estão listados abaixo.

Vantagens

• Processo simples para construir o circuito
• Variações de amplitude zero
• Suporta uma alta taxa de dados.
• Baixa probabilidade de erro.
• SNR alto (relação sinal-ruído).
• Mais imunidade a ruído do que o ASK
• A recepção sem erros pode ser possível com FSK
• Útil em transmissões de rádio de alta frequência
• Preferível em comunicações de alta frequência
• Aplicativos digitais de baixa velocidade

Desvantagens

• Requer mais largura de banda do que ASK e PSK (chaveamento de mudança de fase)
• Devido ao requisito de grande largura de banda, este FSK tem limitações para usar apenas em modems de baixa velocidade, cuja taxa de bits é de 1200 bits / s.
• A taxa de erro de bit é menor no canal AEGN do que na codificação de mudança de fase.

Assim, o Chaveamento de mudança de freqüência é uma das técnicas de modulação digital fina para aumentar as características de frequência do sinal binário de entrada. Por meio da técnica de modulação FSK, podemos alcançar comunicação sem erros em algumas aplicações digitais. Porém, este FSK tem taxa de dados finita e consome mais largura de banda, podendo ser superado pelo QAM, que é conhecido como modulação de amplitude em quadratura. É a combinação de modulação de amplitude e modulação de fase.