Frequency Shift Keying

Frequency Shift Keying (FSK) ist eine digitale Modulationstechnik, bei der die Frequenz des Trägersignals entsprechend den digitalen Signaländerungen variiert. FSK ist ein Schema der Frequenzmodulation.

Der Ausgang einer FSK-modulierten Welle hat eine hohe Frequenz für einen binären High-Eingang und eine niedrige Frequenz für einen binären Low-Eingang. Die binären 1en und 0en werden als Mark- und Space-Frequenzen bezeichnet.

Das folgende Bild ist die schematische Darstellung der FSK-modulierten Wellenform zusammen mit ihrem Eingang.

Um den Prozess der Gewinnung dieser FSK-modulierten Welle zu finden, sollten wir die Funktionsweise eines FSK-Modulators kennen.

FSK-Modulator

Das Blockdiagramm des FSK-Modulators besteht aus zwei Oszillatoren mit einem Taktgeber und der binären Eingangssequenz.

Die beiden Oszillatoren, die ein höher- und ein niederfrequentes Signal erzeugen, sind zusammen mit einem internen Taktgeber an einen Schalter angeschlossen. Um die abrupten Phasensprünge der Ausgangswellenform während der Übertragung der Nachricht zu vermeiden, wird ein interner Takt an beide Oszillatoren angelegt. Die binäre Eingangssequenz wird an den Sender angelegt, um die Frequenzen entsprechend dem binären Eingang zu wählen.

FSK-Demodulator

Es gibt verschiedene Methoden zur Demodulation einer FSK-Welle. Die wichtigsten Methoden der FSK-Detektion sind der asynchrone Detektor und der synchrone Detektor. Der synchrone Detektor ist kohärent, während der asynchrone Detektor nicht kohärent ist.

Asynchroner FSK-Detektor

Das Blockdiagramm des asynchronen FSK-Detektors besteht aus zwei Bandpassfiltern, zwei Hüllkurvendetektoren und einer Entscheidungsschaltung. Es folgt eine schematische Darstellung.

Das FSK-Signal wird durch die beiden Bandpassfilter (BPFs) geleitet, die auf die Frequenzen Space und Mark abgestimmt sind. Der Ausgang dieser beiden BPFs sieht wie ein ASK-Signal aus, das an den Hüllkurvendetektor gegeben wird. Das Signal in jedem Hüllkurvendetektor wird asynchron moduliert.

Die Entscheidungsschaltung wählt aus, welche Ausgabe wahrscheinlicher ist und wählt sie aus einem der Hüllkurvendetektoren aus. Sie formt auch die Wellenform in eine rechteckige um.

Synchroner FSK-Detektor

Das Blockdiagramm des synchronen FSK-Detektors besteht aus zwei Mischern mit lokalen Oszillatorschaltungen, zwei Bandpassfiltern und einer Entscheidungsschaltung. Es folgt eine schematische Darstellung.

Das FSK-Signal wird an die beiden Mischer mit lokalen Oszillatorschaltungen gegeben. Diese beiden sind mit zwei Bandpassfiltern verbunden. Diese Kombinationen wirken als Demodulatoren, und die Entscheidungsschaltung wählt aus, welches Ausgangssignal wahrscheinlicher ist, und wählt es aus einem der Detektoren aus. Die beiden Signale haben einen minimalen Frequenzabstand.

Bei beiden Demodulatoren hängt die Bandbreite von der Bitrate ab. Dieser synchrone Demodulator ist etwas komplexer als Demodulatoren vom asynchronen Typ.