Аналоговая импульсная модуляция

Следующим после непрерывной волновой модуляции является импульсная модуляция. Импульсная модуляция подразделяется на аналоговую и цифровую. Методы аналоговой модуляции в основном подразделяются на амплитудно-импульсную модуляцию, длительную импульсную модуляцию / широтно-импульсную модуляцию и импульсную позиционную модуляцию.

Амплитудно-импульсная модуляция

Pulse Amplitude Modulation (PAM) представляет собой схему аналоговой модуляции, в которой амплитуда несущей импульса изменяется пропорционально мгновенной амплитуде сигнала сообщения.

Сигнал, модулированный по амплитуде импульса, будет следовать за амплитудой исходного сигнала, поскольку сигнал следует по пути всей волны. В естественном PAM сигнал, отобранный с частотой Найквиста, восстанавливается, пропуская его через эффективныйLow Pass Frequency (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, выполняется выборка с плоским верхом, как показано 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 относительно аналогового сигнала, подлежащего дискретизации. Вершины амплитуды остаются плоскими. Этот процесс упрощает схемотехнику.

Широтно-импульсная модуляция

Pulse Width Modulation (PWM) или же Pulse Duration Modulation (PDM) или же Pulse Time Modulation (PTM) представляет собой схему аналоговой модуляции, в которой длительность, ширина или время несущей импульса изменяется 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 следующих рисунках поясняются типы широтно-импульсной модуляции.

Есть три варианта ШИМ. Они -

• Передний фронт импульса постоянен, задний фронт изменяется в соответствии с сигналом сообщения.

• Поскольку задний фронт импульса постоянен, передний фронт изменяется в соответствии с сигналом сообщения.

• Центр импульса постоянен, передний и задний фронт изменяются в соответствии с сигналом сообщения.

Эти три типа показаны на приведенном выше рисунке с временными интервалами.

Позиционная импульсная модуляция

Pulse Position Modulation (PPM) является аналогом схемы модулирующей, 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. Каждое завершение 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

Необходима синхронизация между передатчиком и приемником.

Сравнение PAM, PWM и PPM

Сравнение описанных выше процессов модуляции представлено в единой таблице.

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