Аналоговая связь - импульсная модуляция
После непрерывной волновой модуляции следующим разделом является импульсная модуляция. В этой главе давайте обсудим следующие методы аналоговой импульсной модуляции.
- Амплитудно-импульсная модуляция
- Широтно-импульсная модуляция
- Позиционная импульсная модуляция
Амплитудно-импульсная модуляция
В Pulse Amplitude Modulation (PAM) В этом методе амплитуда несущей импульса изменяется пропорционально мгновенной амплитуде сигнала сообщения.
Сигнал, модулированный по амплитуде импульса, будет следовать за амплитудой исходного сигнала, так как сигнал следует по пути всей волны. В естественном PAM сигнал, отобранный со скоростью Найквиста, может быть восстановлен, пропуская его через эффективныйLow Pass Filter (LPF) с точной частотой среза.
Следующие рисунки поясняют амплитудно-импульсную модуляцию.
Хотя сигнал PAM проходит через фильтр LPF, он не может восстановить сигнал без искажений. Следовательно, чтобы избежать этого шума, используйте выборку с плоской вершиной. Сигнал PAM с плоской вершиной показан на следующем рисунке.
Flat-top sampling- это процесс, в котором дискретизированный сигнал может быть представлен в импульсах, для которых амплитуда сигнала не может быть изменена по сравнению с аналоговым сигналом, подлежащим дискретизации. Вершины амплитуды остаются плоскими. Этот процесс упрощает схемотехнику.
Широтно-импульсная модуляция
В Pulse Width Modulation (PWM) или метод модуляции длительности импульса (PDM) или модуляции времени импульса (PTM), ширина, длительность или время несущей импульса варьируются, что пропорционально мгновенной амплитуде сигнала сообщения.
В этом методе ширина импульса варьируется, но амплитуда сигнала остается постоянной. Ограничители амплитуды используются для обеспечения постоянной амплитуды сигнала. Эти схемы ограничивают амплитуду до желаемого уровня и, следовательно, ограничивают шум.
На следующем рисунке поясняются типы широтно-импульсной модуляции.
Есть три типа ШИМ.
Передний фронт импульса постоянен, задний фронт изменяется в соответствии с сигналом сообщения. Форма сигнала для этого типа ШИМ обозначена как (a) на рисунке выше.
Поскольку задний фронт импульса постоянен, передний фронт изменяется в соответствии с сигналом сообщения. Форма сигнала для этого типа ШИМ обозначена как (b) на рисунке выше.
Центр импульса постоянен, передний и задний фронт изменяются в соответствии с сигналом сообщения. Форма сигнала для этого типа ШИМ обозначена как (c), показанная на рисунке выше.
Позиционная импульсная модуляция
Pulse Position Modulation (PPM) является аналогом схема модуляции, в которой амплитуда и ширина импульсов поддерживаются постоянная, в то время как положение каждого импульса, со ссылкой на позицию опорного импульса изменяется в зависимости от мгновенного дискретизированного значения сигнала сообщения.
Передатчик должен посылать синхронизирующие импульсы (или просто синхронизирующие импульсы), чтобы поддерживать синхронизацию передатчика и приемника. Эти синхроимпульсы помогают поддерживать положение импульсов. На следующих рисунках поясняется импульсная позиционная модуляция.
Позиционная импульсная модуляция выполняется в соответствии с сигналом с широтно-импульсной модуляцией. Каждый задний фронт сигнала с широтно-импульсной модуляцией становится отправной точкой для импульсов в сигнале PPM. Следовательно, положение этих импульсов пропорционально ширине импульсов ШИМ.
Преимущество
Поскольку амплитуда и ширина постоянны, обрабатываемая мощность также постоянна.
Недостаток
Синхронизация между передатчиком и приемником является обязательной.
Сравнение PAM, PWM и PPM
В следующей таблице представлено сравнение трех методов модуляции.
| PAM | ШИМ | PPM |
|---|---|---|
| Амплитуда варьируется | Ширина варьируется | Позиция варьируется |
| Полоса пропускания зависит от ширины импульса | Полоса пропускания зависит от времени нарастания импульса | Полоса пропускания зависит от времени нарастания импульса |
| Мгновенная мощность передатчика зависит от амплитуды импульсов. | Мгновенная мощность передатчика зависит от амплитуды и ширины импульсов. | Мгновенная мощность передатчика остается постоянной в зависимости от ширины импульсов. |
| Сложность системы высокая | Сложность системы низкая | Сложность системы низкая |
| Шумовые помехи высокие | Шумовые помехи низкие | Шумовые помехи низкие |
| Это похоже на амплитудную модуляцию | Это похоже на частотную модуляцию | Это похоже на фазовую модуляцию |