telgraf manipülasyonu. FSK (frekans kaydırma tuşu) ve sürekli fazlı CPFSK (sürekli faz FSK) ile FSK sinyalleri

Manipüle edilen parametreye bağlı olarak genlik, frekans ve faz manipülasyonu vardır. Genlik anahtarlama veya genlik telgrafı, bilgiyi ikiye eşit bir kod tabanı ile kodlanmış bir biçimde iletme yöntemini ifade eder. Kodun bir temel sinyali, verici tarafından sönümlenmemiş salınımların radyasyonuna (mesaj) karşılık gelir ve diğer sinyal bu radyasyonun yokluğuna (duraklama) karşılık gelir. AT radyo sinyalleriyle çalışma yeteneği, Mors kodunda bilgi iletimini ve yüksek gürültü bağışıklığı sağlayan işitsel alımı içerdiğinden, en modern radyo istasyonlarında korunur. radyo sinyali gerçek hızlar manipülasyon en çok dar bant sinyali. Tipik işgal edilen bant genişliği 20…25 Hz'dir.

Sinyaller sürekli ve ayrık olarak ikiye ayrılır. ayrık sinyaller radyotelgrafla iletilir. Ayırt edici özellik telsiz telgraf iletimi, mesajın kodlanmasıdır. Aktarılan her bir karakterin (alfabenin harfi, sayı veya işaret) kendi kod kombinasyonu temel sinyaller. Bir iletişim kanalı üzerinden iletim için, kodlanmış mesaj, vericinin radyo dalgalarını manipüle ederek yüksek frekanslı bir sinyale dönüştürülür. Manipüle edilen parametreye bağlı olarak genlik, frekans ve faz manipülasyonları vardır.

Modülasyon yöntemlerini gösteren şekil dijital sinyal:

genlik anahtarlama(AMn; İng. genlikshift anahtarlama (ASK)- taşıyıcı salınımının genliğinin aniden değiştiği sinyalde bir değişiklik. AMn.

saat genlik manipülasyonu bir temel kod sinyali radyasyona karşılık gelir tam güç verici (gönder) ve diğeri - radyasyon olmaması (duraklama). Bu iş türü A1. Bazen ton sinyalinin genlik manipülasyonu gerçekleştirilir, ardından genlik modülasyonu dalgalanmalar taşıyıcı frekansı. Bu tür işler A2 olarak belirlenmiştir, telgraf sinyallerinin işitsel alımı için faydalıdır.

FSK

Frekans Kaydırma Anahtarlama, bir taşıyıcı dalganın frekansını ayrık olarak değiştirerek dijital verilerin iletilmesidir. Frekans Kaydırma Anahtarlaması (FM), taşıyıcı frekansındaki küçük değişikliklerle gerçekleştirilir. FSK'da, bilgi dizisinin "0" ve "1" değerleri, sabit bir genliğe sahip sinüzoidal bir sinyalin belirli frekanslarına karşılık gelir.

Telefon kanalının girişimi, sinyalin frekansını değil, esas olarak genliği bozduğundan, frekans kaydırmalı anahtarlama gürültüye karşı çok dayanıklıdır.

Bununla birlikte, frekans kaydırmalı anahtarlama, telefon kanalı bant genişliği kaynağını ekonomik olmayan bir şekilde boşa harcar.

Bu nedenle, bu tip modülasyon, düşük sinyal-gürültü oranına sahip kanallar üzerinden iletişime izin veren düşük hızlı protokollerde kullanılır.

FSK yalnızca iki frekans değeri kullanır. Birim genellikle düşük iletilir ve sıfır - yüksek frekans.

bit değerleri bilgi sinyali, 1 veya 0'a eşit, pozitif veya negatif bir taşıyıcı frekans kayması olarak temsil edilir. Negatif bir frekans kayması, frekansta bir azalma anlamına gelir, bir pozitif, belirli bir küçük miktarda bir artış anlamına gelir. Alıcı bu ofseti belirler, böylece sinyali demodüle eder.

Minimal kaydırmalı anahtarlama, faz atlamasının olmadığı ve taşıyıcının sıfır seviyesini geçtiği anlarda frekans değişikliğinin meydana geldiği bir modülasyon yöntemidir.

Minimum kaydırma FSK benzersizdir, çünkü mantıksal "0" ve "1"e karşılık gelen frekans değerleri, veri hızının yarısına eşit bir miktarda farklılık gösterir. Başka bir deyişle, modülasyon indeksi 0,5'tir.

Örneğin, 1200 bps iletim hızında, sinyal, mantıksal "0" ve "1"e karşılık gelen 1200 Hz ve 1800 Hz frekanslı salınımlardan oluşturulacaktır.

Frekans kaydırmalı anahtarlama özellikle telgraf veri iletiminde kullanılmıştır.

saat Frekans kaydırmalı anahtarlama(frekans telgrafı) verici her zaman aynı enerjiyi yayar, ancak kodun her temel sinyali belirli bir frekansın salınımına karşılık gelir. Genel olarak, daha yüksek frekanslı bir salınımın, pozitif bir mesajın (basma) iletilmesine karşılık geldiği ve daha düşük frekanslı bir salınımın, bir negatif mesajın (basma) iletilmesine karşılık geldiği kabul edilir. Bu iş türü F1. "Basma" ve "basma" frekansları arasındaki kaymalar 125, 200, 250, 400, 500, 1000 Hz'e eşit olarak seçilir.

Frekans kaydırmalı anahtarlama ile (FMN, eng. Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (FSK)) bilgi dizisinin "0" ve "1" değerleri, sabit bir genliğe sahip sinüzoidal sinyalin belirli frekanslarına karşılık gelir. Telefon kanalının girişimi, sinyalin frekansını değil, esas olarak genliği bozduğundan, frekans kaydırmalı anahtarlama gürültüye karşı çok dayanıklıdır. Bununla birlikte, frekans kaydırmalı anahtarlama, telefon kanalı bant genişliği kaynağını ekonomik olmayan bir şekilde boşa harcar. Bu nedenle, bu tip modülasyon, düşük sinyal-gürültü oranına sahip kanallar üzerinden iletişime izin veren düşük hızlı protokollerde kullanılır.

Telgraf hatlarını mühürlemek için kullanılır çift ​​frekanslı telgraf (F6), vericinin dört frekanstan birinde bir salınım yayabilir. Her birinin salınımı, olası tüm telgraf mesaj kombinasyonlarından birine karşılık gelir:

frekans 1 - her iki telgraf setinde duraklama,

frekans 2 - birinci cihazda gönderme ve ikinci cihazda duraklama,

frekans 3 - ilk cihazda duraklama ve ikinci cihazda gönderme,

frekans 4 - her iki telgraf cihazında da gönderme.

frekans telgrafı

Frekans Kaydırmalı Anahtarlama veya Frekans Telgrafı (Perşembe günü) de İkili sistem kodlama, "0" ve "1" karakterlerinin iki farklı frekansta iletilmesini içerir. Her temel sinyal, frekansının dalgalanmasına karşılık gelir. FT sinyalinin tipi ve spektrumu posterde gösterilmektedir. fB frekansı, fB frekansından daha yüksektir. Frekans farkı fB - fB, frekans kayması olarak adlandırılır.

telgraf sinyalleri- Mors kodu - çoğunlukla genlik manipülasyonu kullanılarak iletilir. Vericide bu yöntem, diğer manipülasyon türlerine kıyasla en basit şekilde uygulanır. Aksine, telgraf sinyallerini kulaktan almak için bir alıcı biraz daha karmaşıktır: heterodin, alıcı çıkışındaki farkın ayırt edilebilmesi için alınan sinyalin frekansına yakın bir frekansta çalışan ses frekansı. Uygun alıcılar doğrudan dönüşüm, üretim modunda rejeneratif ve ek bir "telgraf" yerel osilatörlü süperheterodin.

Radyo vericisinin çıkışındaki yüksek frekanslı sinyalin genliği sadece iki değer alır: açık ve kapalı. Buna göre açma veya kapama (“anahtarlama”), operatör tarafından bir telgraf anahtarı kullanılarak veya otomatik bir telgraf parsel üreteci (Mors kodu sensörü, bilgisayar) kullanılarak gerçekleştirilir. Bir radyo darbesinin zarfı (temel bir mesaj - noktalar ve çizgiler) pratikte elbette dikdörtgen değildir (şekilde şematik olarak gösterildiği gibi), ancak düzgün ön ve arka kenarlara sahiptir. Aksi takdirde, sinyalin frekans spektrumu kabul edilemez derecede genişleyebilir ve bir sinyal alırken hoş olmayan tıklamalar hissedilir.

Ayrık mesajları modüle ederken, iki aşamalı modülasyon kullanılır, bunun nedeni ideal durumda radyo alıcısının bant genişliğinin alınan sinyalin spektrumuna eşit olması gerektiğidir. Pratikte bu gereklilik radyo vericisinin taşıyıcı frekansının kararsızlığı ve radyo alıcısının yerel osilatörünün frekansı nedeniyle gerçekleştirilemez: belirtilen frekans kararsızlıkları dikkate alınarak bant genişliği genişletilmelidir, bu da gürültü bağışıklığını azaltır. Bu nedenle, mantıksal 1 ve 0'ın önce nispeten düşük frekanslı bir alt taşıyıcıyı modüle ettiği ve daha sonra bu alt taşıyıcının radyo vericisinin taşıyıcı frekansını modüle ettiği iki aşamalı modülasyonun daha etkili olduğu ortaya çıktı.

Frekans telgrafının yapısal diyagramı

Modülasyonun ilk aşamasında, bilgi kaynağından gelen sinyal, bir kodlayıcı (kodlayıcı) yardımıyla bir ikili sinyal dizisine - bilgi bitlerine dönüştürülür. Ayrıca, modülatör 1'de, mantık 1'e F1 frekansı atanır ve mantık 0'a F2 atanır. Ayrıca, F1 ve F2 frekansına sahip sinüzoidal bir sinyal, ikinci aşamada radyo vericisinin taşıyıcısının bir frekans sapması ile modüle eder. Radyo alıcısında, böyle bir sinyal iki kez demodülasyon prosedüründen geçer: önce frekans seçilir ve ardından giden dijital mesaj- bit dizisi. Böyle iki aşamalı bir modülasyon ile alt taşıyıcı frekans kanalına kurulan filtrelerin geçiş bantları spektral genişliğe kadar daraltılabilir. iletilen mesaj ve böylece gürültü bağışıklığını iyileştirir.

FT ve DFT modlarında, birincil sinyal UF(t) uyarınca, yüksek frekanslı salınımın frekansı değişir, birbirinden farklı iki (FT'de) veya dört (DFT'de) ayrık değer alır. frekans kayması adı verilen belirli bir Δƒс değeri.

DFT sinyali(çift frekanslı telgraf) bilgilerin iki kanal üzerinden eş zamanlı olarak iletilmesini sağlar. Kanallardaki her bir sembol kombinasyonuna belirli bir frekans atanır (bkz. Tablo).

Ve fГ>fВ>fБ>fА. Frekans kaymaları fГ - fВ; fB - fB; fB - fA eşit seçilir. FT ve DFT sinyallerini frekans eksenine bağlamak için, f 0 = (fB + fV)/2 sinyallerinin nominal frekansı kavramı tanıtılır.

Tek kanallı çalışma durumunda (FT modu), frekans iki değerden birini alır: Akımsız bir "0" mesajı iletirken ƒB veya mevcut bir "1" mesajı iletirken ƒV.

saat çift ​​kanallı çalışma(DCT modu) frekans dört değerden birini alır: ƒA, her iki telgraf kanalı üzerinden akımsız bir "0" mesajı gönderirken; ƒB, birinci kanaldan akımsız bir mesaj ve ikinci kanaldan güncel bir mesaj iletirken; ƒВ birinci kanaldan güncel bir mesaj ve ikinci kanaldan akımsız bir mesaj iletirken; ƒГ geçerli bir mesajı her iki kanaldan iletirken.

Modern radyo sistemlerinde, birincil telgraf sinyallerinin kombinasyonlarına karşılık gelen ayrı frekansların oluşumu, frekans bölücüler ve bir kontrol devresi kullanan oldukça kararlı bir referans kuvars osilatörü temelinde gerçekleştirilir.

FT radyo sinyalinin kapladığı frekans bandı aşağıdaki formülle belirlenir.

ΔF ChT \u003d (3 - 5) V + Δƒs,

ve formüle göre DCT'nin radyo sinyali

ΔF DFT \u003d (3 - 5) V + 3Δƒs

burada B, telgraf baud hızıdır; Δƒс, hertz cinsinden frekans kaymasıdır.

RT ve DFT sinyalleri, alfanümerik metnin 50 ... 200 baud hızında iletilmesini sağlayan otomatik belgesel iletişimde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Baud- saniyede iletilen temel akım darbelerinin sayısına eşit telgraf hızı birimi. Adını Fransız mucit J. M. Baudot'tan almıştır.

faz anahtarlama

Faz kaydırmalı anahtarlama, iletilen sıraya göre verici salınımının fazındaki ani (ayrık) bir değişikliktir. Yukarıdaki frekans ve genlik anahtarlı sinyallerle karşılaştırıldığında, faz kaydırmalı anahtarlı sinyalin önemli bir özelliği vardır. Hem genlik (AT) hem de frekans (FT) anahtarlamalı sinyaller alırken, verici tarafından yayılan salınımın hem genliğini hem de frekansını doğru bir şekilde ölçebilirsiniz. Başka bir deyişle, herhangi bir zamanda, verici çıkışındaki salınımın genliğinin (AT'de) veya frekansının (FT'de) ölçülen değeriyle, hangi temel sinyalin iletildiğini doğru bir şekilde söyleyebilirsiniz - bir patlama veya bir duraklama.

Faz kaydırmalı anahtarlama (PM), taşıyıcı sinyalin fazındaki küçük değişiklikler nedeniyle oluşur. PM'de, frekans sabit kalırken verileri iletmek için faz değişiklikleri kullanılır. Faz kayması, referans sinyalinin fazına göre pozitif veya negatif olabilir. Alıcı, bu faz kaymalarını algılayabilir ve sonuç olarak ilgili veri bitlerini elde edebilir.

saat faz anahtarlama Salınım fazının göreli değerini, ya bir diğerinin fazıyla, ya da referans salınımı olarak adlandırılan, ya da aynı salınımın fazıyla, ancak farklı bir zaman aralığında ölçmek mümkündür. İlk durumda, bir faz telgrafı (PT) sisteminden, ikincisinde bir göreli faz telgrafı (RPT) sisteminden söz edilir. FT ile, verici sürekli olarak aynı frekansta bir salınım yayar ve basmak, 180 ° faz kayması ile bir taşıyıcı salınımının emisyonuna karşılık gelir.

Faz manipülasyonu gerçekleştirilir ani değişiklik Göndermeden duraklamaya ve duraklamadan göndermeye geçiş sırasındaki aşamalar.

Bireysel frekans alt taşıyıcıları tek bir sinyalde birleştirilmeden önce, her biri kendi bit dizisine sahip faz modülasyonuna tabi tutulur.

Şekilde görebileceğiniz gibi, veri sinyalinin polaritesi her değiştiğinde bir faz değişikliği meydana gelir.

Faz spektrumu

Faz telgrafının ana dezavantajı, referans salınımının fazında 180 ° kazara bir sıçrama ile "negatif çalışma" oluşmasıdır. OFT sistemi bu eksiklikten muaftır.

OFT sisteminde, bir temel paketten diğerine geçerken, sinyalin fazı ancak bir sonraki iletilen paket negatifse değişir. Bu nedenle, bir presleme iletirken, yüksek frekanslı bir temel sinyalin fazı, bir öncekinin fazıyla çakışır ve bir yayın iletirken, bunun tersidir. Uygulama ve çift fazlı ve bağıl fazlı telgrafı bulur.

Gürültü figürü alıcı çıkışındaki gürültü gücünün, yalnızca eşleşen sinyal kaynağının gürültüsünden dolayı çıkışında olacak olan gürültü gücüne oranıdır.

Altında duyarlılık genellikle bir alıcının alma yeteneği olarak anlaşılır zayıf sinyaller ve bunları uygun seviye ve kalitede çoğaltın.

Uluslararası Radyokomünikasyon Danışma Komitesi'nin (CCIR) tavsiyelerine göre maksimum hassasiyet ima etmek en küçük değer Antenin eşdeğeri aracılığıyla, çıkışında belirli bir gücün elde edildiği alıcının girişine uygulanan giriş sinyalinin voltajı (EMF veya antendeki taşıyıcı salınımının gücü cinsinden ifade edilir) verilen kalite resepsiyon. Alıcıdaki kazanç, gerekli çıkış seviyesini elde etmek için yeterliyse, maksimum hassasiyet RPA'nın gürültüsü ile sınırlandırılır. Aksi takdirde kazanç yetersiz ise hassasiyet RPA kazancı ile sınırlandırılır. Alıcıları hassasiyette karşılaştırmak için kullanmak uygundur aşırı hassasiyet Bu, alıcı çıkışındaki sinyal-gürültü oranının bire eşit olduğu antendeki böyle bir sinyal seviyesi olarak anlaşılır.

· SSB · FM (FM) · LFM · FM (PM) · SKM AMn · FMn · KAM · ChMn GMSK
OFDM COFDM TCM AIM DM PCM ΣΔ PWM PWM PIM FHSS DSSS CSS

saat Frekans kaydırmalı anahtarlama(CHMn, İng. Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (FSK)) bilgi dizisinin "0" ve "1" değerleri, sabit bir genliğe sahip sinüzoidal sinyalin belirli frekanslarına karşılık gelir. Telefon kanalının girişimi, sinyalin frekansını değil, esas olarak genliği bozduğundan, frekans kaydırmalı anahtarlama gürültüye karşı çok dayanıklıdır. Bununla birlikte, frekans kaydırmalı anahtarlama, telefon kanalı bant genişliği kaynağını ekonomik olmayan bir şekilde boşa harcar. Bu nedenle, bu tip modülasyon, düşük sinyal-gürültü oranına sahip kanallar üzerinden iletişime izin veren düşük hızlı protokollerde kullanılır.

Minimum vardiya ile FSK(İngilizce) Minimal Shift Anahtarlama (MSK)) taşıyıcının sıfır seviyesini geçtiği anlarda faz atlamalarının olmadığı ve frekans değişiminin gerçekleştiği bir modülasyon yöntemidir. MSK benzersizdir, çünkü mantıksal "0" ve "1"e karşılık gelen frekansların değeri, veri hızının yarısına eşit bir miktarda farklılık gösterir. Başka bir deyişle, modülasyon indeksi 0,5'tir:

$m\; =\; \backslash Delta\; f\backslash cdot\; T,$

nerede $\backslash Delta\; f\; =\; \backslash mid\; f\_(log.1)\; -\; f\_(log.0)\; \backslash mid$, $T$- bit süresi.

Örneğin, 1200 bps iletim hızında, MSK sinyali, mantıksal "0" ve "1"e karşılık gelen 1200 Hz ve 1800 Hz frekanslı salınımlardan oluşturulacaktır.

telgrafta: FSK iletimlere yanıt olarak bir osilatörün frekansını değiştirme süreci

Ayrıca bakınız

• Minimum Frekans Kaydırma ile Gauss Anahtarlama

"Frekans Kaydırma Anahtarlama" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Bağlantılar

Frekans Kaydırma Anahtarını karakterize eden bir alıntı

- Quel beau regne aurait pu etre celui de l "İmparator Alexandre! [Bütün bunları benim dostluğuma borçluydu... Ah, ne harika bir saltanat, ne harika bir saltanat! Ah, İmparator İskender'in saltanatı ne harika bir saltanat olabilirdi. olmak!]
Balashev'e pişmanlıkla baktı ve Balashev yine aceleyle sözünü kestiği için bir şeyi fark etmek istemişti.
Napolyon şaşkınlıkla omuz silkerek, "Arkadaşlığımda bulamayacağı neyi isteyip arayabilir?" dedi. - Hayır, etrafını düşmanlarımla kuşatmayı en iyi o buldu ve kiminle? o devam etti. - Steins, Armfelds, Wintzingerode, Benigsen, Stein - anavatanı Armfeld'den kovulan bir hain - bir çapkın ve entrikacı, Wintzingerode - Fransa'nın kaçak bir konusu, Benigsen diğerlerinden biraz daha askeri, ama yine de aciz, kim yapabilir? 1807'de yapılan ve İmparator Alexander'da korkunç hatıralar uyandırması gereken hiçbir şey yapmayın ... Diyelim ki, eğer yetenekli olsalardı, onları kullanabilirdik, ”diye devam etti Napolyon, kendisine haklılığını veya gücünü gösteren sürekli olarak ortaya çıkan düşüncelere ayak uydurmayı başardı. (ki bu onun konseptinde bir ve aynıydı) - ama bu bile değil: ne savaşa ne de barışa uygun değiller. Barclay'in hepsinden daha verimli olduğunu söylüyorlar; ama ilk hareketlerine bakılırsa bunu söylemeyeceğim. Onlar ne yapıyor? Bütün bu saraylılar ne yapıyor! Armfeld, Pfuel'in teklif ettiğini, Bennigsen'in dikkate aldığını ve harekete geçmesi için çağrılan Barclay'in neye karar vereceğini bilmediğini ve zaman geçtiğini savunuyor. One Bagration askeri bir adamdır. Aptal ama tecrübesi, gözü ve kararlılığı var... Peki senin genç hükümdarın bu çirkin kalabalıkta nasıl bir rol oynuyor. Onu tehlikeye atıyorlar ve başına gelen her şeyi suçluyorlar. Un souverain ne doit etre al "armee que quand il est general, [Hükümdar ancak komutan olduğunda ordunun yanında olmalıdır] - dedi, açıkça bu sözleri hükümdarın yüzüne bir meydan okuma olarak doğrudan göndererek. Napolyon imparatorun İskender'in komutan olmasını nasıl istediğini biliyordu.

Bu makale frekans kaydırmalı anahtarlamadan (FSK) bahseder. Frekans telgrafının ilkeleri, avantajları, dezavantajları ve alanları ele alınmıştır.
Frekans kaydırmalı anahtarlama (FC) ve genlik, telgraf sinyallerini, dikdörtgen temel akım (pozitif) ve akımsız (negatif) mesajların bir dizisi olan bir radyo kanalı üzerinden iletmek için kullanılır. Genlik kaydırmalı anahtarlama radyo sinyallerinden farklı olarak, verici elektromanyetik salınımlar sadece FT'deki akım iletimlerinde, radyo sinyalinin radyasyonu hem akım ile hem de akım iletimleri olmadan sürekli olarak meydana gelir. Bu nedenle, bu manipülasyon yöntemine bazen aktif bir duraklama ile çalışma denir.
Bir akımdan akımsız bir mesaja geçerken ve bunun tersinde, yüksek frekanslı salınımın genliği sabit kalır ve sadece frekansı, frekans kayması olarak adlandırılan sabit bir fc değeri kadar değişir.
Şu anda en yaygın olarak 125 (ChT-125), 250 (ChT-250), 500 (ChT-500), 1000 (ChT-1000), 1500 (ChT-1500) Hz frekans kaymalı frekans telgraf sistemleri kullanılmaktadır. Bu durumda, vericinin nominal (ortalama) salınım frekansına göre uyarıcının frekans sapması fm, sırasıyla + 62,5 Hz'dir; + 125Hz; + 500Hz; +750Hz.
Ortalama frekans fo taşıyıcı olarak adlandırılır (nominal olarak frekans. Frekans telgrafında "taşıyıcı frekansı" teriminin çok şartlı olarak tanıtıldığına dikkat edilmelidir, çünkü FT'de iletim asla fo frekansında çalışmaz. Bu terimi kullanmanın yararı şudur: sadece taşıyıcı frekansın, vericinin çıkışındaki frekans spektrumunun ortalama frekansına sayısal olarak eşit olması ve dolayısıyla nominal olması nedeniyle çalışma frekansı verici.
FT sinyallerinin spektrumu sadece telgrafın hızına (telgrafın ana frekansına) değil, aynı zamanda frekans kaymasının büyüklüğüne ve FT sinyalleri üretme yöntemine de bağlıdır. Cıvıltı sinyalleri oluşturmanın iki ana yolu vardır: yüksek frekanslı salınımlar fazında bir kesinti ile ve onu kesmeden.
İlk durumda, FT sinyali, iki bağımsız yüksek frekanslı salınım kaynağının vericinin yükseltme yoluna dönüşümlü olarak bağlanmasıyla oluşturulur. Kaynaklardan biri belirli bir frekansta salınımlar üretir ve birincil sinyalin akımsız (negatif) gönderimleriyle bağlantılıdır. İkincisi, birinci frekanstan (frekansa göre kaydırılmış) fc değeri kadar farklı bir frekansta salınımlar üretir. Bu kaynak, birincil sinyalin mevcut (pozitif) gönderimleriyle bağlantılıdır.
Yüksek frekanslı salınımların her iki kaynağı da bağımsız olduğundan, anahtarlama sırasında salınım fazı keyfi bir değer alır, yani. bir faz kırılması meydana gelir.
İkinci sinyal üretme yönteminde, birincil sinyalin akımsız (negatif) gönderimleri ile fа frekansında ve fв frekansında akım (pozitif) salınımlar üreten bir yüksek frekanslı salınım kaynağı kullanılır. Bir kaynak kullanıldığından, salınım frekansındaki değişiklik, yüksek frekanslı salınım fazını bozmadan sürekli olarak gerçekleşir. Bu tür bir sinyal şu ​​şekilde görülebilir: özel durum ayrı bir sinyal ile yüksek frekanslı bir salınımın frekans modülasyonu
Frekans telgrafı yöntemleri kullanılarak radyo kanalı üzerinden iki farklı telgraf mesajının iletilmesi mümkündür. Bu iletim yöntemine çift frekanslı telgraf (DFT) denir ve F emisyon sınıfına karşılık gelir.

Tanıtım

Frekans kaydırma anahtarlı FSK sinyalleri, modern sinyallerde en yaygın olanlardan biridir. dijital iletişim. Bu, öncelikle, ilk aşamaya karşı duyarsızlık nedeniyle, üretimlerinin ve alımlarının basitliğinden kaynaklanmaktadır. Bu yazıda, FSK modülasyonunun oluşum ilkesini ve parametrelerini ve modifikasyonlarından biri olan CPFSK'yı (FSK ile FSK) ele alacağız. sürekli faz). Rus dili literatüründe, "ChMn" kısaltmasının da frekans kaydırmalı anahtarlı sinyalleri ifade ettiği bulunmuştur.

FSK modülasyonu. FSK modülasyon indeksi

Başlangıç ​​olarak, orijinal modüle edici sinyal, sıfırlardan ve bir bit hızına sahip olanlardan oluşan ikili bir ikili dizi olduğunda ikili FSK modülasyonunu düşünün. FSK sinyal şekillendirici ve çalışma prensibi Şekil 1'de gösterildiği gibi koşullu olarak gösterilebilir.

Şekil 1: FSK sinyal oluşturma ilkesi

Şekil 1, farklı frekanslarda salınımlar üreten iki jeneratörü göstermektedir (Şekil 1'deki açıklayıcı osilogramlara bakın). Ayrıca mevcut elektronik anahtar, bir dijital sinyal tarafından kontrol edilir, böylece mantıksal bir "1" iletildiğinde, çıkışa bir sinyal gönderilir ve mantıksal bir "0" iletildiğinde bir sinyal gönderilir. Böylece, çıkış sinyalinin frekansı, bit dizisine bağlı olarak "manipüle edilir". Yukarıdaki şemanın basitliğine rağmen, pratikte kullanılmaz, çünkü minimum geçici süreç ile çok hızlı bir anahtar gereklidir ve jeneratörlerin keyfi bir başlangıç ​​​​fazı ile, sembolü değiştirirken faz atlamaları mümkündür, bu da sırayla spektrum genişlemesine yol açar. Uygulamada, sürekli fazlı CPFSK ile FSK modülasyonu yaygınlaşmıştır. Düşünmek bu tür modülasyon daha detaylı FSK sinyalleri, ikili bit dizisi biçiminde modüle edici bir sinyale sahip frekans modülasyonu (FM) sinyallerinin özel bir durumudur. Böylece, FSK modülasyonu için, Şekil 2'de gösterildiği gibi evrensel bir kareleme modülatörüne dayalı bir FM modülatör devresi kullanılabilir.

Şekil 2: FM modülatörüne dayalı FSK sinyal üretiminin blok şeması

Şekil 2'de gösterilen blok diyagramın açıklayıcı grafikleri Şekil 3'te gösterilmiştir.

Şekil 3: FSK modülatörünün açıklayıcı grafikleri

En üstteki grafik, baud hızını izleyen orijinal bit dizisini gösterir, yani. dizinin bir bitinin süresi . Normalleştirme bloğu, sinyal şekli korunurken, Şekil 3'ün orta grafiğinde gösterildiği gibi, seviye ve sıfır ortalamalı bir sinyal üretir. Ayrıca FM modülatörünün girişinde modüle edici bir sinyal olarak kullanılır. FM modülatörünün ilk bloğu, sinyali entegre eden ve Şekil 3'ün alt grafiğinde gösterildiği gibi bir "testere" şeklinde bir sinyalle sonuçlanan entegratördür. entegratörün çıktısı bir genliğe sahip olacaktır Bundan sonra, entegratörün çıkışındaki sinyal, FM sinyalinin sapma frekansı olan bir faktör tarafından yükseltilir. FM sinyalleri göz önüne alındığında, sapma frekansının modülatörün çıkışındaki sinyal bant genişliğini belirlediği söylendi. Dijital modülasyon ile sapma frekansı, manipülasyon frekanslarının aralığını ayarlar. Bir ürün şeklinde koyalım:

(1)

FSK modülasyon indeksi olarak adlandırıldığı ve manipülasyon frekanslarının aralığının bit hızını kaç kez aştığını belirlediği yerde, - modüle edici sinyalin döngüsel frekansı, - bir dijital sinyalde sıfırlar ve birler değiştirilirken bit tekrarlama oranı (bilgi aktarım hızından 2 kat daha düşük). Amplifikasyondan ve frekans sapmasını ayarladıktan sonra, kareleme bileşenleri bir evrensel kareleme modülatörü kullanılarak oluşturulur ve modüle edilir.

Bir açıklama yapalım. Entegratörün çıkışındaki sinyalin anlamı, FSK sinyalinin anlık fazından başka bir şey değildir. Entegratörün çıkışındaki fazda süreksizlik olmadığından bu şekilde üretilen FSK sinyaline sürekli fazlı FSK sinyali veya CPFSK denir. Ayrıca, bazı literatürde, bu modülasyon yöntemine hafızalı modülasyon denir, çünkü entegratör daha önce elde edilen değerleri "hatırlar", Şekil 1'deki anahtar ise zamanın önceki noktalarındaki konumunu "hatırlamaz" ( Şekil 1'deki modülatöre hafızasız modülatör denir).

FSK sinyal spektrumu

FSK sinyalinin spektrumunu düşünün. Daha önce belirtilmişti ki, sinyal spektrumu açı modülasyonu içinde Genel dava analitik olarak ifade edilmez. Bununla birlikte, bir ikili dizi durumunda, aşağıdaki akıl yürütme takip edilerek FSK sinyallerinin spektrumunun bir tahminini elde etmek mümkündür. FM modülatörünün girişindeki sinyali iki sinyalin toplamı olarak gösterelim:

(2)

Grafiksel olarak, bu Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5: FSK sinyali gösterimi

Böylece, FSK sinyalinin spektrumu, spektrumların toplamıdır. sinyaller ve . Ancak (4)'e göre, ve karşılık gelen frekanslara aktarılan sinyallerdir ve bu da sırayla süre darbelerinin bir dizisidir.Bit dizisi rastgele olduğundan, ve sinyallerin spektral yoğunluğu ve gösterildiği gibi temsil edilebilir. Şekil 6.

Şekil 6: Rastgele bir bit akışının spektral yoğunluğu

Daha sonra ve sinyallerinin spektrumları ve FSK sinyalinin sonuçtaki spektrumu Şekil 7'de gösterilmektedir.

Şekil 7: FSK sinyalinin spektrumu

Böylece FSK sinyalinin spektrumunu elde ettik. FSK sinyalinin bileşenlerinin sapma frekansı ile ayrıldığı ve (1)'e göre sapma frekansının bit hızına ve modülasyon indeksine bağlı olduğu görülebilir. Sabit bir bit hızında, sinyalin FSK spektrumunun bileşenleri, FSK modülasyon indeksi ne kadar küçük olursa, o kadar yakın olacaktır. Şekil 8, farklı modülasyon indeksi için FSK sinyal spektrumlarını göstermektedir.

	>

Şekil 8: Farklı modülasyon indeksinde FSK sinyalinin spektrumları

Şekil 8'den, FSK modülasyon indeksi azaldıkça, FSK sinyalinin bileşenleri kayar ve için ana loblar birbirine dokunur ve için, yarı yarıya örtüşürler. Böylece modülasyon indeksi, modüle edici sinyalin taşıyıcı frekansı ve bit hızından bağımsız olarak FSK bileşenlerinin konumunu belirtir.

Şekil, FSK spektrumunu ve ana frekans ilişkilerini göstermektedir.

Şekil 9: FSK spektrumundaki ana frekans ilişkileri

Parametre, spektrum bileşenleri arasındaki yan lobların sayısını belirtir.

Faz Kesmesiz Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (CPFSK)

Bilgi iletirken, kural olarak, sinyal spektrumunun genişliği üzerinde kısıtlamalar vardır, bu nedenle, uygulamada, CPFSK modülasyon şeması, faz kesintileri olmadan ve modülasyon indeksinin küçük değerleri ile kullanılır. CPFSK sinyalinin spektrumu Şekil 10'da mavi ile gösterilmiştir (faz süreksizliği ile FSK spektrumu kırmızı ile gösterilmiştir).

Şekil 10: CPFSK sinyalinin spektrumu çeşitli indeksler modülasyon

Şekil 10, faz süreksizliklerinin olmamasının, maksimum yan lobda 6,8 dB'lik önemli bir azalmaya yol açtığını ve yan lob bozulma oranının arttığını açıkça göstermektedir. Bu nedenle, evrensel bir kareleme modülatörüne (Şekil 2) dayalı bir CPFSK sinyalinin oluşturulması, bir anahtara dayalı olmaktan çok daha fazla tercih edilir.

CPFSK sinyalinin vektör diyagramı

Şimdi CPFSK sinyalinin vektör diyagramını düşünün. Bunu yapmak için, CPFSK sinyalinin dijital giriş sinyalli FM sinyalinin özel bir durumu olduğunu unutmayın, bu nedenle vektör diyagramı bir FM sinyalinin vektör diyagramından farklı değildir. Ancak, bir FM sinyali göz önüne alındığında, faz sapması kavramı ortaya çıktı, yani. modüle edici sinyalin bir periyodunda faz ihlali. CPFSK modülasyonu durumunda faz sapmasını göz önünde bulundurun.

(1) numaralı ifadeden görülebilir ki

(5)

Faz geçişini hesaplamak için Şekil 11'i göz önünde bulundurun.

Şekil 11: Faz kayması hesaplamasının açıklaması

Orijinal normalleştirilmiş dijital sinyal mavi renkte gösterilir, yeşil, entegratör çıkışındaki sinyali gösterir ve kırmızı, sinyalin sapma frekansı ile çarpımını gösterir. Daha sonra bir bilgi sembolündeki faz kayması aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

Böylece, faz ihlalinin modülasyon indeksine bağlı olduğunu bulduk ve . Bir açıklama yapmak gereklidir. Faz ilerlemesi, zaman aralığındaki faz ilerlemesi olarak anlaşılır, yani. sadece bir bilgi sembolü. Birkaç bilgi simgesi varsa, bunların toplam çalışması iletilen bilgilere bağlıdır ve iletilen dijital bilgi simgelerinin sayısı olan bir adımla ile ila aralığındaki herhangi bir değeri alabilir. Bunu daha ayrıntılı olarak ele alalım. 3 bit dijital bilgi olsun , burada 0 veya 1 değerlerini alabilir. Davranış.

Şekil 12: Çeşitli aşama yörüngeleri

Benzer şekilde, sekiz kombinasyonun tümü için inşa edilebilir. Tüm olası faz yörüngeleri tek bir şemaya indirgenirse, Şekil 13'te gösterilen şema elde edilecektir.Yeşil ve siyah yörüngelerdir. Ve Şekil 12'ye karşılık gelir.

Şekil 13: 3 bit bilgi için tam faz şeması

sonuçlar

Böylece FSK ve CPFSK sinyallerini dikkate aldık, led blok diyagram Kontrollü bir anahtara dayalı FSK modülatörü ve evrensel bir kareleme modülatörüne dayalı bir CPFSK oluşturma şeması. CPFSK sinyalinin spektrumunun, sinyalin sürekli fazından dolayı FSK sinyaline kıyasla daha düşük bir yan lob seviyesine sahip olduğu gösterilmiştir. Modülasyon indeksinin CPFSK sinyalinin karmaşık zarf aşaması üzerindeki etkisi ile ilgili konu ayrıntılı olarak ele alındı. Aşağıdaki bölümlerde, CPFSK modülasyonunun yaygın olarak kullanılan özel bir durumunu - MSK'yi ele alacağız.