Пулс модулация (PM) е един вид модулация, при който сигналът се предава под формата на импулс. При този тип модулация непрекъснатите сигнали се вземат проби на нормални интервали, така че тази техника на модулация се използва за предаване на аналогова информация. Импулсната модулация се класифицира в два вида аналогова модулация и цифрова модулация . Аналоговата модулация се класифицира в три вида PAM, PWM и PPM, докато цифровата модулация се класифицира като импулсна кодова и делта модулация. Така че тази статия обсъжда преглед на един от видовете импулсна модулация, а именно – импулсна модулация на позицията теория или PPM.
Какво е модулация на импулсна позиция?
Модулацията на импулсната позиция е един вид аналогова модулация, която позволява промяна в позицията на импулсите въз основа на амплитудата на дискретния модулиращ сигнал и се нарича PPM или модулация на импулсната позиция. При този тип модулация, амплитудата и ширината на импулсите се поддържат стабилни и позицията на импулсите само разнообразен.
Техниката PPM позволява на компютрите да предават данни чрез просто измерване на времето, необходимо за достигане на всеки пакет данни до компютъра. Така често се използва в рамките на оптичната комуникация, където има малка многоканална интерференция. Тази модулация изцяло предава цифрови сигнали и не може да се използва от аналогови системи. Той предава прости данни, които не са ефективни при прехвърляне на файлове.
За да научите повече за разликата между PPM, PWM и PAM Натисни тук
Блокова схема на импулсна позиционна модулация
По-долу е показана блоковата диаграма на модулацията на импулсната позиция, която генерира PPM сигнал. Знаем, че сигналът за модулация на импулсна позиция се генерира лесно с помощта на PWM сигнал. И така, тук при o/p на компаратора сме приели, че вече е генериран PWM сигнал и сега трябва да произведем PPM сигнал.
В горната блокова диаграма PAM сигнал се генерира от модулатора веднъж и след това се обработва в компаратора, за да се произведе PWM сигнал. След това изходът на компаратора се дава на моностабилен мултивибратор, който се задейства по отрицателен фронт. По този начин, с задния ръб на ШИМ сигнала, изходът на моностабила става висок.
По този начин импулсът на PPM сигнала започва от задния фронт на PWM сигнала. Тук трябва да се отбележи, че високата продължителност на изхода зависи главно от RC компонентите на мултивибратора. Така че това е основната причина, поради която се постига импулс със стабилна ширина в случай на PPM сигнал.
Задният ръб на PWM сигнала се измества през модулиращия сигнал, така че с това изместване импулсите на PPM ще показват измествания в рамките на неговата позиция. Представянето на формата на вълната на PPM сигнала е показано по-долу.
В горната форма на вълната на импулсна позиционна модулация, първата форма на вълната е сигналът на съобщението, вторият сигнал е носещ сигнал и третият сигнал е PWM сигналът. Този сигнал се счита за референтен за генериране на PPM сигнал, както е показано на последната диаграма. В горните вълнови форми можем да забележим, че крайната точка на импулса PWM както и начална точка на PPM импулса съвпада, което е показано с пунктирана линия.
Откриване на модулация на импулсната позиция
Откриването на блоковата диаграма на импулсната позиционна модулация е показано по-долу. В следващата блокова диаграма можем да видим, че тя включва импулсен генератор, SR FF, референтен импулсен генератор и ШИМ демодулатор.
PPM сигналът, който се предава от модулационната верига, ще бъде изкривен от шума по време на предаването. Така че този изкривен сигнал ще достигне веригата на демодулатора. Генераторът на импулси, използван в тази схема, ще генерира импулсна форма на вълната с фиксирана продължителност. Тази форма на вълната се дава на щифта за нулиране на SR FF. Генераторът на референтни импулси произвежда референтен импулс с фиксиран период, след като към него бъде подаден предаден PPM сигнал. Така че този референтен импулс се използва за задаване на SR FF. На изхода на FF тези сигнали за настройка и нулиране ще генерират PWM сигнал. Освен това този сигнал се обработва, за да даде оригиналния сигнал на съобщението.
Как работи модулацията на импулсната позиция?
Модулацията на импулсната позиция (PPM) просто работи чрез предаване на електрически, оптични или електромагнитни импулси към компютър/друго устройство за предаване на прости данни. Така че трябва и двете устройства да бъдат координирани към подобен часовник, така че да декодира данните въз основа на излъчването на импулсите. Алтернативно, още една форма на PPM, наречена модулация на диференциална импулсна позиция, позволява всички сигнали да бъдат кодирани в зависимост от разликата между времената на излъчване. Това означава, че приемащото устройство трябва да следи само разликите в часовете на пристигане, за да декодира предаване.
Верига за модулация на импулсна позиция
Обикновено в PPM амплитудата и ширината на импулсите се поддържат стабилни, докато подредбата на всеки импулс по отношение на референтната позиция на импулса се модифицира въз основа на моменталната стойност на дискретизацията на модулиращия сигнал. По-долу е показана електрическата схема на импулсна модулация на позицията с таймер 555.
Тази схема може да бъде изградена с различни електронни компоненти като 555 таймер IC , резистори R1 и R2, Кондензатори като C2 и C3 и диод D1. Дайте връзките според схемата, дадена по-долу.
По принцип, 555 IC е монолитен IC, който се предлага в 8-пинов DIP пакет. Използва се в много приложения, използвани като нестабилен мултивибратор и бистабилен мултивибратор за генериране на триъгълна вълна, квадратна вълна и т.н. Така че генерирането на PPM също се счита за едно от приложенията на 555 IC.
Нека да видим как се генерира PPM сигналът с помощта на горната PPM схема с 555 IC. За генериране на PWM импулси и PPM импулси, таймерът 555 работи в моностабилен режим. Моностабилният режим е един от режимите на мултивибраторите. Мултивибраторите обикновено са електронни схеми, които нямат едно или две стабилни състояния. Въз основа на стабилните състояния има три вида нестабилни, бистабилни и моностабилни мултивибратори.
Входният PWM импулс се прилага към pin2 на 555 IC-подобен задействан вход чрез диференцираща мрежа, образувана от диод D1, резистор R и кондензатор C1. Сега въз основа на получения вход на pin2, изходът ще бъде получен на pin3 на 555 таймер IC. Изходът ще остане висок за продължителността на периода от време, определен от резистори R2 и C2, така че ширината и амплитудата на всеки импулс да останат постоянни и ние ще получим PPM сигнал на изхода.
По този начин таймерът 555 IC се използва за генериране на PPM сигнал.
Предимства
The предимства на импулсната модулация на позицията включват следното.
- PPM има най-висока енергийна ефективност в сравнение с други модулации.
- Тази модулация има по-малко стабилна амплитудна шумова интерференция.
- Тази модулация разделя сигнала лесно от сигнал с шум.
- Нуждае се от по-малко енергия в сравнение с PAM.
- Разделянето на сигнал и шум е изключително просто
- Има постоянна предавана мощност.
- Тази техника е проста за разделяне на сигнала от сигнал с шум.
- Той се нуждае от изключително по-малко мощност в сравнение с PAM & PDM поради амплитудата и късата продължителност на импулса.
- Лесното отстраняване и разделяне на шума е изключително лесно при този тип модулация.
- Използването на мощност също е изключително ниско в сравнение с други модулации поради стабилната амплитуда и ширина на импулса.
- PPM комуникира само прости команди от Tx към Rx, така че често се използва в леки приложения поради ниските си системни нужди.
Недостатъци
The недостатъци на импулсната модулация на позицията включват следното.
- PPM е много сложен.
- Той се нуждае от повече честотна лента за предаване в сравнение с PAM.
- Той е изключително чувствителен към многоканални смущения като ехо, което може да наруши предаването чрез промяна на разликата във времето на пристигане на всеки сигнал.
- Необходима е синхронизация между предавател и приемник, което не е осъществимо всеки път и изискваме специален канал за това.
- За този вид модулация са необходими специални устройства.
Приложения
The приложения на импулсна позиционна модулация включват следното.
- PPM се използва главно в телекомуникационни системи и системи за контрол на въздушното движение.
- Тази модулация се използва в радиоуправление, оптична комуникационна система и военни приложения.
- Тази техника се използва в самолети, коли с дистанционно управление, влакове и др.
- PPM се използва при некохерентно откриване навсякъде, където приемникът не изисква такова Фазова заключваща верига или PLL за проследяване на фазата на оператора.
- Използва се в RF (радиочестотна) комуникация.
- Използва се и във високочестотни, безконтактни смарт карти, радиочестотни ID тагове и др.
И така, това е всичко преглед на импулсната модулация на позицията – работа и нейните приложения. Ето един въпрос към вас, какво е ШИМ ?
