Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (FSK)

 Murat KAYA, TA7AKA
 30 Aralık 2012

Amatörlükte sayısal modülasyon denildiğinde ilk akla gelenlerden birisi Frekans Kaydırmalı Anahtarlama, İngilizce tanımıyla Frequency Shift Keying-FSK)’dir. O nedenle anlatıma buradan başlamak istiyorum. Frekans kaydırmalı anahtarlama, günümüzde kendine oldukça yaygın kullanım alanı bulan bir “sayısal modülasyon tekniği”dir. Bu yaygınlığın temelinde, üretiminin ve çözülmesinin kolaylığı yatar. İster analog tekniklerle, isterse Dijital Sinyal İşlemci (Digital Signal Processor-DSP) teknikleri kullanılarak FSK işaretleri kolayca üretilebilir ve çözülebilir.

FSK, radyo haberleşmede de çok yaygın olarak kullanılır. Bu nedenle FSK’nin ne olduğunu bilmekte fayda var. FSK, “1” ve “0” bitleri için farklı taşıyıcı frekanslar kullanan bir sayısal veri iletim tekniğidir. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi gönderilen “1” ile “0” bitleri (Mark ve Space diye de adlandırılabiliyor) farklı frekanslarla ifade ediliyor.

Resim-1.

Şekil-1. Örnek bir FSK işareti.

Yukarıdaki FSK işareti çok basit olarak iki ayrı frekanstaki taşıyıcı üreten kaynaklardan gelen işaretleri, veri girişine göre anahtarlayarak elde edilmiştir. İşarete biraz daha yakından bakacak olursanız, iki farklı taşıyıcı frekans arasındaki geçişin çok ani olduğunu görebilirsiniz. Bu tip FSK işaretine Faz Uyumsuz FSK (Non- Coherent FSK) adı verilmektedir.

Resim-2. Faz Uyumsuz (Non-Coherent) FSK

Şekil-2. Faz Uyumsuz (Non-Coherent) FSK

Bu işaret, oluşturduğu çeşitli sıkıntılar nedeniyle pek kullanılmaz. Bunun yerine aşağıdaki şekilde görünen Faz Uyumlu FSK (Phase Coherent FSK) işareti tercih edilir.

Şekil-3. Faz Uyumlu (Phase Coherent) FSK.

Şekil-3. Faz Uyumlu (Phase Coherent) FSK.

FSK’yi DSP’lerimize, hatta çok daha basit mikrodenetleyicilerimize Goertzel Algoritması’nı kullanarak uygulayabiliriz. Bu algoritma ile ilgili İnternet üzerinde çok sayıda kaynak bulunmaktadır. Detaylara inmek ise maalesef bu yazımın kapsamı dışında kalıyor. (Bknz. Goertzel Algorithm)

FSK, doğrudan taşıyıcı işareti modüle etmek için kullanılabildiği gibi bir alt taşıyıcıyı, örneğin bir ses frekans işaretini modüle etmede de kullanılabilir. Buna Audio FSK, ya da kısaca Ses Frekansı Kaydırmalı Anahtarlama (Audio Frequency-Shift Keying-AFSK) adı verilmektedir. Amatörlerin de sıklıkla kullandıkları Bell-202 ve ITU V.23 standartları, ev telefonlarımızda kullanılan ve arayanın kim olduğunu görmemizi sağlayan Caller ID (CID) özelliği bu modülasyon tekniğinin kullanıldığı yerlere verilebilecek güzel örneklerdir.

AFSK, çok hızlı bir iletişim aracı değildir. Genelde 1200bps ve altında çalışır. Ancak, var olan alıcı sistemlerinde herhangi bir değişiklik yapmaya gerek kalmadan kullanılabildiği için tercih edilmektedir.

FSK tabii ki bunlarla sınırlı değil. Band genişliğini azaltarak frekans spektrumunda verimlilik sağlayan MSK, gönderilecek sayısal işaretini kare dalga yerine çan eğrisine dönüştürerek yan bantlara düşen enerjiyi ve bu sayede yakın kanallara arasındaki istenmeyen girişimi azaltan, günümüz GSM sistemlerinde kullanılan Gaussian MSK (GMSK), birden fazla frekans kullanarak aynı anda 3, 4 hatta 5 bit veri gönderebilen Multiple FSK (MFSK), hepsi ve daha fazlası birer FSK türevidir. Sırası geldikçe her birine ayrı ayrı değinmeye çalışacağım.

 

Bu yazı yorumlara kapatılmıştır.