Trabajo y aplicaciones de manipulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)

Trabajo y aplicaciones de manipulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)

La manipulación por desplazamiento de frecuencia es la más importante modulación digital técnica, y también se conoce como FSK. Una señal tiene la amplitud, la frecuencia y la fase como propiedades. Cada señal tiene estas tres propiedades. Para aumentar cualquiera de las propiedades de la señal, podemos optar por el proceso de modulación. Porque hay varias ventajas del técnica de modulación . En esos, algunas de las ventajas son: la antena tamaño reducido, evitar la multiplexación de señales, disminuir la SNR, la comunicación de largo alcance puede ser posible, etc. Estas son las importantes ventajas del proceso de modulación. Si modulamos la amplitud de la señal binaria de entrada de acuerdo con la señal portadora, es decir, se llama modulación por desplazamiento de amplitud. Aquí, en este artículo, vamos a discutir qué es la modulación por desplazamiento de frecuencia y la modulación FSK, el proceso de demodulación junto con sus ventajas y desventajas.

¿Qué es la manipulación por desplazamiento de frecuencia?

Se define como el cambio o mejora de las características de frecuencia de una señal binaria de entrada de acuerdo con la señal portadora. La variación de amplitud es uno de los principales inconvenientes de ASK. Entonces, debido a esta técnica de modulación de solicitud, se usa solo en algunas aplicaciones. Y su eficiencia energética de espectro también es baja. Conduce al desperdicio de energía. Por lo tanto, para superar estos inconvenientes, se prefiere la manipulación por desplazamiento de frecuencia. FSK también se conoce como binario Frecuencia de modulación por desplazamiento (BFSK). La siguiente teoría de manipulación por desplazamiento de frecuencia describe lo que sucede en modulación por desplazamiento de frecuencia .


Teoría de manipulación por desplazamiento de frecuencia

Esta teoría de manipulación por desplazamiento de frecuencia muestra cómo las características de frecuencia de una señal binaria cambiaron de acuerdo con la señal portadora. En FSK, la información binaria se puede transmitir a través de una señal portadora junto con cambios de frecuencia. El siguiente diagrama muestra el diagrama de bloques de codificación por desplazamiento de frecuencia .



diagrama de bloques fsk

Diagrama de bloques FSK

En FSK, se utilizan dos señales portadoras para producir formas de onda moduladas FSK. La razón detrás de esto, las señales moduladas FSK se representan en términos de dos frecuencias diferentes. Las frecuencias se denominan 'frecuencia de marca' y 'frecuencia espacial'. La frecuencia de marca ha representado el 1 lógico y la frecuencia espacial ha representado el 0 lógico. Sólo hay una diferencia entre estas dos señales portadoras, es decir, la entrada portadora 1 tiene más frecuencia que la entrada portadora 2.

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

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


El (los) conmutador (es) del multiplexor 2: 1 tiene la función importante de generar la salida FSK. Aquí, el interruptor está conectado a la entrada 1 de la portadora para todos los 1 lógicos de la secuencia de entrada binaria. Y los interruptores están conectados a la entrada 2 de la portadora para todos los ceros lógicos de la secuencia binaria de entrada. Entonces, las formas de onda moduladas FSK resultantes tienen frecuencias de marca y frecuencias espaciales.

formas de onda de salida de modulación fsk

Formas de onda de salida de modulación FSK

Ahora veremos cómo se puede demodular la onda modulada FSK en el lado del receptor. Demodulación se define como la reconstrucción de la señal original a partir de la señal modulada. Esta demodulación puede ser posible de dos formas. Son

  • Detección coherente de FSK
  • Detección FSK no coherente

La única diferencia entre la forma de detección coherente y no coherente es la fase de la señal portadora. Si la señal portadora que estamos usando en el lado del transmisor y el lado del receptor están en la misma fase durante el proceso de demodulación, es decir, se llama una forma coherente de detección y también se conoce como detección sincrónica. Si las señales portadoras que estamos usando en el lado del transmisor y del receptor no están en la misma fase, entonces dicho proceso de modulación se conoce como detección no coherente. Otro nombre para esta detección es Detección asincrónica.

Detección coherente de FSK

En esta detección FSK sincrónica, la onda modulada se vio afectada por el ruido mientras llegaba al receptor. Por lo tanto, este ruido se puede eliminar usando el filtro de paso de banda (BPF). Aquí, en la etapa del multiplicador, la señal modulada FSK ruidosa se multiplica con la señal portadora del local. oscilador dispositivo. Luego, la señal resultante pasa del BPF. Aquí, este filtro de paso de banda se asigna a la frecuencia de corte que es igual a la frecuencia de la señal de entrada binaria. De modo que se pueden permitir las mismas frecuencias al dispositivo de decisión. Aquí, este dispositivo de decisión da 0 y 1 para el espacio y marca las frecuencias de las formas de onda moduladas FSK.

detección-coherente-fsk

detección de FSK coherente

Detección FSK no coherente

La señal FSK modulada se envía desde el filtro de paso de banda 1 y 2 con frecuencias de corte iguales a las frecuencias de espacio y marca. Por lo tanto, los componentes de señal no deseados se pueden eliminar del BPF. Y las señales FSK modificadas se aplican como entrada a los dos detectores de envolvente. Este detector de envolvente es un circuito que tiene un diodo (D). Basado en la entrada al detector de envolvente, entrega la señal de salida. Este detector de envolvente se utiliza en el proceso de demodulación de amplitud. Basado en su entrada, genera la señal y luego se reenvía al dispositivo de umbral. Este dispositivo de umbral da el 1 lógico y el 0 para las diferentes frecuencias. Esto sería igual a la secuencia de entrada binaria original. Entonces, la generación y detección de FSK se puede hacer de esta manera. Este proceso puede ser conocido por la modulación y demodulación por desplazamiento de frecuencia experimentar también. En este experimento FSK, FSK puede ser generado por el temporizador 555 IC y la detección puede ser posible por 565IC que se conoce como bucle de bloqueo de fase (PLL) .

detección de fsk no coherente

detección de FSK no coherente

Hay unos pocos ventajas y desventajas de la codificación por desplazamiento de frecuencia están enlistados debajo.

Ventajas

  • Proceso simple para construir el circuito.
  • Variaciones de amplitud cero
  • Admite una alta velocidad de datos.
  • Baja probabilidad de error.
  • Alta SNR (relación señal / ruido).
  • Más inmunidad al ruido que el ASK
  • La recepción sin errores puede ser posible con FSK
  • Útil en transmisiones de radio de alta frecuencia
  • Preferible en comunicaciones de alta frecuencia
  • Aplicaciones digitales de baja velocidad

Desventajas

  • Requiere más ancho de banda que ASK y PSK (modulación por desplazamiento de fase)
  • Debido al requisito de un gran ancho de banda, este FSK tiene limitaciones para usar solo en módems de baja velocidad cuya tasa de bits es de 1200 bits / seg.
  • La tasa de error de bit es menor en el canal AEGN que la manipulación por desplazamiento de fase.

Por lo tanto, la frecuencia de modulación por desplazamiento es una de las técnicas de modulación digital fina para aumentar las características de frecuencia de la señal binaria de entrada. Mediante la técnica de modulación FSK podemos lograr una comunicación sin errores en algunas aplicaciones digitales. Pero esta FSK tiene una velocidad de datos finita y consume más ancho de banda que puede superarse mediante el QAM, que se conoce como modulación de amplitud en cuadratura. Es la combinación de modulación de amplitud y modulación de fase.