Быстрая частотная модуляция (FFSK)

Несколько лет назад возникла проблема, связанная с необходимостью передачи огромного потока данных по радиоканалу и отсутствием специализированной аппаратуры передачи данных. В то же время уже имелся парк радиостанций, предназначенных для передачи аналоговых сигналов в канале тональной частоты 0,3 ... 3,4 кГц.

Решением проблемы стало применение цифровых модемов, работающих на поднесущей частоте. Основным требованием к таким радиомодемам стало условие формирования сигнала со спектром, лежащим в диапазоне частот от 300 Гц до 3,4 кГц.

Это привело к созданию двух стандартов модуляции поднесущей MSK для каналов тональной частоты, которые получили отдельное название — FFSK. Для скорости передачи 1200 бит/с частота передачи нуля выбрана 1200 Гц, частота передачи единицы выбрана 1800 Гц. Временные диаграммы сигнала FFSK приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Временные диаграммы сигнала FFSK 1200 бит/с.

Как было определено в предыдущем разделе, это эквивалентно модуляции поднесущей частоты 1500 Гц с девиацией ±300 Гц. Для определения спектра данного сигнала можно представить его как сумму двух амплитудно-модулированных сигналов с центральными частотами 1200 и 1800 Гц. Как известно, спектр (16) таких колебаний описывается формулой sin(x)/x. Спектры АМ сигналов с центральными частотами 1200 и 1800 Гц со скоростью передачи 1200 бит/с, а также сумма этих спектров в линейном масштабе, приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Формирование спектра FFSK 1200.

На этом же рисунке штриховой линией приведен график суммы данных сигналов. Как видно из рисунка, спектры суммируются в диапазоне частот от 1200 до 1800 Гц, достигая максимума на центральной частоте 1500 Гц. В остальном диапазоне частот спектральные составляющие вычитаются. Это обеспечивает большую скорость спада боковых лепестков спектра (12 дБ/окт).

Результирующий энергетический спектр сигнала FFSK 1200 в логарифмическом масштабе приведен на рисунке 3.

Рисунок 3. Спектр сигнала FFSK 1200 в логарифмическом масштабе.

Для скорости передачи 2400 бит/с частота передачи нуля выбрана 1200 Гц, а частота передачи единицы выбрана 2400 Гц. Как было определено в предыдущем разделе, это эквивалентно модуляции поднесущей частоты 1800 Гц с девиацией ±600 Гц. Временные диаграммы модулирующего сигнала и, соответствующего ему сигнала FFSK-2400, приведены на рисунке 4.

Рисунок 4. Временные диаграммы сигнала FFSK 2400 бит/с.

Спектры АМ сигналов с центральными частотами 1200 и 2400 Гц со скоростью передачи 2400 бит/с, а также сумма этих спектров в линейном масштабе, приведены на рисунке 5, а результирующий энергетический спектр сигнала FFSK 2400 в логарифмическом масштабе — на рисунке 6.

Рисунок 5. Формирование спектра FFSK 2400.

Рисунок 6. Спектр сигнала FFSK 1200 в логарифмическом масштабе.

Конкретный выбор частот, кратных скорости передачи данных позволил осуществлять формирование отрезков синусоид с непрерывной фазой просто из табличных значений. Для этого не требуется большая производительность процессора, поэтому не обязательно в качестве FFSK модуляторов и демодуляторов использовать сигнальные процессоры. В радиотехнических устройствах с FFSK сигнализацией часто для этой цели используются платы с применением обычных микроконтроллеров.

[Пред. страница] [ Содержание ] [След. страница]

Заработай в Интернет!