频移键控（FSK）工作与应用

频移键控是最重要的数字调制技术，也称为FSK。信号具有幅度，频率和相位作为属性。每个信号都具有这三个属性。为了增加任何一种信号特性，我们可以进行调制过程。因为调制技术有各种优点。这些优点包括–天线减小尺寸，避免信号多路复用，降低SNR，可以进行远程通信等。这些是调制过程的重要优点。如果我们根据载波信号调制输入二进制信号的幅度，即称为幅度移位键控。在本文中，我们将讨论什么是频移键控和FSK调制，解调过程以及它们的优缺点。
什么是频移键控？
定义为根据载波信号改变或改善输入二进制信号的频率特性。幅度变化是ASK的主要缺点之一。因此，由于这种仅在少数应用中使用的询问调制技术。而且其频谱功率效率也很低。这导致功率的浪费。因此，为了克服这些缺点，优选频移键控。FSK也称为二进制频移键控（BFSK）。下面的频移键控理论描述了频移键控调制中发生的情况。


频移键控理论
这种频移键控理论表明二进制信号的频率特性如何根据载波信号而变化。在FSK中，二进制信息可以随频率变化通过载波信号传输。下图显示了频移键控框图。

在FSK中，两个载波信号用于产生FSK调制波形。其背后的原因是，FSK调制信号以两个不同的频率表示。这些频率称为“标记频率”和“空间频率”。标记频率表示逻辑1，空频表示逻辑0。这两个载波信号之间只有一个差，即载波输入1的频率比载波输入2的频率高。
载波输入1 = Ac Cos（2ωc+θ）t
载波输入2 = Ac Cos（2ωc-θ）t


2：1多路复用器的开关在产生FSK输出方面起着重要作用。此处，开关连接到二进制输入序列的所有逻辑1的载波输入1。对于输入二进制序列的所有逻辑0，开关连接到载波输入2。因此，所得的FSK调制波形具有标记频率和空间频率。

现在，我们将了解如何在接收机端对FSK调制波进行解调。解调被定义为从调制信号中重建原始信号。该解调有两种可能。他们是

• 相干FSK检测
• 非相干FSK检测

相干和非相干检测方式之间的唯一区别是载波信号的相位。如果我们在发送方和接收方使用的载波信号在解调过程中处于同一相位，即称为相干检测方式，也称为同步检测。如果我们在发射机和接收机端使用的载波信号不在同一相位，则这种调制过程称为非相干检测。此检测的另一个名称是异步检测。
相干FSK检测
在这种同步FSK检测中，调制波在到达接收器时会受到噪声的影响。因此，可以通过使用带通滤波器（BPF）消除这种噪声。此处，在乘法器阶段，将带噪声的FSK调制信号与来自本地振荡器设备的载波信号相乘。然后，结果信号从BPF传递。在此，该带通滤波器分配给截止频率，该频率等于二进制输入信号的频率。因此，可以将相同的频率允许给决策设备。在此，此判决设备为FSK调制波形的空间和标记频率给出0和1。

非相干FSK检测
从带通滤波器1和2转发的调制后的FSK信号的截止频率等于空间和标记频率。因此，可以从BPF中消除不需要的信号分量。然后将修改后的FSK信号作为输入应用到两个信封检测器。该包络检波器是具有二极管（D）的电路。根据包络检测器的输入，它输出输出信号。该包络检波器用于幅度解调过程。根据其输入，它会生成信号，然后将其转发到阈值设备。该阈值设备针对不同的频率给出逻辑1和0。这将等于原始的二进制输入序列。因此，可以通过这种方式完成FSK的生成和检测。这个过程可以称为频移键控调制解调实验也。在此FSK实验中，FSK可以由555定时器IC生成，而可以由565IC进行检测，这被称为锁相环（PLL）。

下面列出了一些频移键控的优点和缺点。
好处

• 构造电路的简单过程
• 零振幅变化
• 支持高数据速率。
• 发生错误的可能性低。
• 高SNR（信噪比）。
• 比ASK具有更高的抗噪能力
• 使用FSK可以实现无差错接收
• 在高频无线电传输中有用
• 在高频通讯中更佳
• 低速数字应用

缺点

• 它需要比ASK和PSK（相移键控）更多的带宽
• 由于需要大带宽，因此该FSK的局限性在于只能在比特率为1200bits / sec的低速调制解调器中使用。
• AEGN信道中的误码率小于相移键控。

因此，频移键控是提高输入二进制信号的频率特性的精细数字调制技术之一。通过FSK调制技术，我们可以在一些数字应用中实现无差错通信。但是，这种FSK具有有限的数据速率，并且可以通过QAM克服消耗更多的带宽，这被称为正交幅度调制。它是幅度调制和相位调制的组合。

原文链接：Frequency Shift Keying (FSK) :Working, Advantages and Disadvantages