مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

چ

عنوان صفحه

 

مقدمه. 1

FSKیا frequency shift keying چیست ؟. 1

مدلاتور FSK... 5

دمدولاتور FSK... 10

احتمال خطای بیت در مدولاسیون FSK... 11

دمدولاتور عملی FSK... 11

ساده ترین نوع مدولاتور عملی.. 12

ماژول TX_RX با فرکانس 315 مگاهرتز. 16

ماژول HMT,HMR.. 16

ماژول tws-rws. 17

ماژول HMTR.. 18

ماژول های RFM01-RFM02.. 18

ماژول RFM12, RFM12b,RFM12bp.. 19

مدولاسیون.. 19

ضرورت مدولاسیون.. 19

انواع مدولاسیون.. 20

شماهای FSK باینری.. 20

FSK همزمانی.. 22

FSK غیر همزمانی.. 23

پهنای باند مورد نیاز. 25

مصونیت در مقابل خرابیهای کانال.. 25

پیچیدگی تجهیزات.. 25

FSK همدوس... 25

FSK ناهمدوس... 29

سیستم FSK M تایی.. 31

مقایسهی سیستمهای مدولاسیون دیجیتال.. 31

بررسي روش‌هاي دمدلاسيون FSK... 34

دمدولاتور آشكار ساز عبور از صفر. 34

دمدولاتور DCDM... 37

دمدولاتور ناهمدوس... 38

روش ديگري براي دمدولاسيون FSK در zero_IF با تكيه بر روش آشكارسازي عبور از صفر. 38

نتيجه گيري.. 43

منابع.. 44

 

مقدمه

مدولاسيون در مهندسي عبارت است از سوار كردن سيگنال اطلاعات (سيگنال باند پايه: يا پيام) بر روي سيگنال معمولاً فركانس بالاتري (سيگنال حامل) به منظور افزايش برد سيگنال و بهره وري انتقال و استفاده بهتر از پهناي باند كانال.

در مدولاسيون يكي از خواص سيگنال حامل (مثلاً دامنه، فركانس، فاز يا...) با توجه به تغييرات سيگنا پيام تغيير داده مي‌شوند. به طور كلي فرايند گنجاندن سيگنال حاوي اطلاعات در سيگنالي ديگر را مدولاسيون مي‌نامند.

امروزه FSK رايج‌ترين روش مدولاسيون است كه در ساخت مودم‌هاي PLC براي كاربردهاي خانگي يا اصطلاحاً indoor استفاده مي‌شوند. FSK روشي براي ارسال سيگنال‌هاي ديجيتال است.

يك مودم FSK اطلاعات باينري موجود در كامپيوتر را به سيگنال FSK تبديل مي‌كند تا بتوان آنها را از روي خطوط تلفن، كابل‌ها، فيبر نوري يا به صورت بي‌سيم ارسال كرد.

 

 

FSK یا frequency shift keying چیست ؟

FSK یکی از روش های مدلاسیون دیجیتال است که در آنفرکانس موج سینوسی حامل بر اساس سیگنال پیام تغییر می کند .

 

 

 

FSK روشی برای ارسال سیگنال های دیجیتال است که اگر دو حالت باینری موجود یعنی صفر و یک منطقی را توسط یک شکل موج آنالوگ تعریفکنید ، صفر منطقی در این روش توسط یک موج با فرکانس خاص و یک منطقی نیز توسط موجی دیگر با فرکانس متفاوت تعریف می شود .

 

 

در روش FSK از یک حامل ( یا دو حامل ) با فرکانس های متفاوت برای 0 و 1 استفاده می شود .

یک مودم FSK اطلاعات باینری موجود در کامپیوتررا به سیگنال FSK تبدیل می کند تا بتوان آن ها را روی خطوط تلفن، کابل ها، فیبرنوری و یا به صورت بی سیم ارسال کرد. این مودم همچنین می تواند سیگنال های FSK رسیده را نیز به حالت های صفر و یک دیجیتال تبدیل کند تا کامپیوتر بتواند آن ها را بفهمد.

استفاده از روش FSK برای اولین بار در چاپگرهای ماشینی راه دور در اوسط قرن بیستم مرسوم شد . سرعت استاندارد این ماشین ها 45 باوود ، معادل 45 بیت بر ثانیه بود . وقتی که کامپیوتر های شخصی رایج شدند و شبکه ها رونق گرفتند، این چنین سرعتی برای ارسال یک سند متنی بزرگ(Large Text) یا مثلا ارسال برنامه ها واقعا اذیت کننده بود .

 

 

 

 

دردهه 1970 مهندسان در جستجوی دستیابی به پهنای باند بیشتر مودم هایی ساختند که با سرعت بیشتری کار می‌کرد، تلاشی که تا امروز ادامه داشته است. امروزه یک مودم تلفنی استاندارد می تواند با سرعتی تا هزاران بیت بر ثانیه کار می کنند.

 

 

 

حتی مودم های بی سیم و کابلی می توانند با سرعتی بیشتر از یک مگابیت بر ثانیه کار کنند و مودم هایفیبر نوری با سرعتی در حد چندین مگابیت بر ثانیه عمل می کنند . جالب توجه است که بدانید اصول ابتدایی FSK بیش از نیم قرن است که تغییر نکرده است.

البته در تعریف فوق هیچ اشاره ای به استفاده از روش مدولاسیون FSK برای ساخت مودم های PLC نشده است ولی جالب خواهد بود اگر بدانید مودم های PLC که از روش FSK استفاده می کنند سرعتی تا 100 مگابیت بر ثانیه ارائه خواهند کرد.

یک نکته ای که به طور غیر مستقیم در این تعریف آورده شده این بود که در روش FSK دو فرکانس حامل خواهیم داشت که سیستم به طور پیاپی بین این دو فرکانس کلید زنی می کند.

 

حتما یادتان هست که در روش OFDM که دارای چندین فرکانس حامل هست سیستم به روش مالتی پلکس هر بار یکی را انتخاب می کند.

 

 

امروزه FSK رایج ترین روش مدولاسیون است که در ساخت مودم های PLC برای کاربرد های خانگی یا اصطلاحا indoor استفاده می شود و تقریبا بیشتر مودم های PLC که تا کنون تولید شده اند از این طرح مدلاسیون استفاده می کنند .

 

 

 

FSK مشکلاتی نیز دارد که سعی می کنیم از این پس به فواید و معایب این روش بپردازم، اما پیش از هرچیز می‌بایست بدانیم که اساس FSK بر چیست . از این رو درمطالب آتی FSK را بیشتر شرح میدهیم.
از دیگر روش هایمدولاسیون دیجتال ASK و PSK را می توان نام برد که در ASK دامنه و در PSK فاز موج حامل تغییر می کند.

سیگنال مدوله شده منتج ممکن است همچون جمع دو سیگنال دامنه مدوله شده باشد که فرکانس حامل شان متفاوت بوده است.

FSK (مدولاسیون شیفت فرکانس) از مدولاسیون های دیجیتال در طیف رادیویی با فرکانس بالا است و کاربردی های مهمی در مدارات تلفن دارد.

این مقاله به ارائه آموزش عمومی در مورد FSK و طرح راه حل هایی برای مشکلات FSK است.

 

مدلاتور FSK

به دليل اينكه اغلب كانال‌هاي مخابراتي، پاسخ بسيار ضعيفي در مجاورت فركانس صفر دارند، لذا به عنوان كانال ميان‌گذر در نظر گرفته مي‌شوند. براي انتقال اطلاعات توسط كانال‌هاي ميان‌گذر، اطلاعات را بايستي توسط يك موج حامل با فركانس مناسب ارسال نمود.

با توجه به اينكه اطلاعات ورودي ديجيتال است و كانال انتقال آنالوگ، لذا بايستي از مدلاسيوني استفاده كرد كه داده‌هاي ديجيتال را به آنالوگ تبديل كند تا به سهولت از كانال انتقال عبور داد.

اگر موج كرير اصلي را ACos(ωct) در نظر بگيريم، آنگاه در مدلاسيون FSK هنگامي كه ورودي برابر با صفر منطقي باشد، مدلاتور موج كريري با مشخصه ACos((ωc-ωd)t) را به ديتاي ورودي نسبت مي‌دهد و هرگاه ورودي برابر با يك منطقي باشد، مدلاتور موج كريري با مشخصهACos((ωc+ωd)t) را به ديتاي ورودي نسبت مي دهد. در واقع در اين نوع از مدلاسيون ديجيتال، به ازاي صفر و يك منطقي دو موج سينوسي با دو فركانس متفاوت ارسال مي‌كنيم.

FSKمانند روش FM درسیگنالهای آنالوگ ازتغییرات فرکانس استفاده می کند دراین روش صفربه این معنی است که درفرکانس سیگنال اصلی تغییری ایجادنشده درحالی که عدد یک به معنی تغییردرفرکانس سیگنال است ولازم به ذکراست که این روش ازرایج ترین روش ها درارسال اطلاعات توسط مودم های معمولی می باشد کهبیت های صفرویک که باروش آسنکرون روی خط ارسال ودریافت می شوندیک سیگنال آنالوگ بوجودمی آورند که هرکدام دارای فرکانس متفاوتی می باشند

در مدولاتورهای عملی FSK به ازای صفر منطقی یک سیگنال سینوسی با فرکانس f1 و به ازای یک منطقی فرکانس f۲ ارسال می گردد. بنابراین ساده ترین روش و همچنین معمول ترین روش برای ساخت یک فرستنده ی FSK برای ارسال دیتای دیجیتال، تنها کافی است که اطلاعات هشت بیتی موازی را به اطلاعات یک خطه تبدیل کرد. نظیر پروتکل سریال که تک سیمه است. و سپس این جریان دیتا دیجیتال را به ورودی یک فرستنده آنالوگ FM اعمال کنیم. بدین صورت به ازای ورودی صفر( بیت صفر یا منطق صفر) ، فرکانس کاریر(f1 ) ارسال می گردد و به ازای ورودی پنج ولت ( منطق یک)، فرکانس f۲ ( f1+df ) ارسال می گردد.در گیرنده FSK پس از بدست آمدن جریان تک سیمه دیتا، اطلاعات با توجه به پروتکل فرستنده ، دمدوله می شود.