Пульс модуляция (PM) — это один из типов модуляции, при котором сигнал передается в импульсной форме. В этом типе модуляции непрерывные сигналы дискретизируются с нормальными интервалами, поэтому этот метод модуляции используется для передачи аналоговой информации. Импульсная модуляция подразделяется на два типа аналоговой модуляции и цифровая модуляция . Аналоговая модуляция подразделяется на три типа PAM, PWM и PPM, тогда как цифровая модуляция подразделяется на импульсно-кодовую и дельта-модуляцию. Итак в данной статье рассмотрен обзор одного из видов импульсной модуляции а именно — импульсная позиционная модуляция теория или PPM.
Что такое импульсная позиционная модуляция?
Импульсная позиционная модуляция — это один из типов аналоговой модуляции, который позволяет изменять положение импульсов в зависимости от амплитуды дискретизированного модулирующего сигнала. Эта модуляция называется PPM или импульсной позиционной модуляцией. В этом типе модуляции амплитуда и ширина импульсов остаются стабильными, а положение импульсов только разнообразный.
Метод PPM позволяет компьютерам передавать данные, просто измеряя время, необходимое для достижения каждого пакета данных на компьютере. Так часто используется в оптической связи, где есть небольшие многоканальные помехи. Эта модуляция полностью передает цифровые сигналы и не может использоваться аналоговыми системами. Он передает простые данные, которые неэффективны при передаче файлов.
Чтобы узнать больше о разнице между PPM, PWM и PAM кликните сюда
Блок-схема импульсной позиционной модуляции
Ниже показана блок-схема импульсной позиционной модуляции, которая генерирует сигнал PPM. Мы знаем, что сигнал импульсной позиционной модуляции легко генерируется с помощью сигнала ШИМ. Итак, здесь, на выходе компаратора, мы предположили, что сигнал ШИМ уже сгенерирован, и теперь мы должны создать сигнал ФИМ.
На приведенной выше блок-схеме сигнал PAM генерируется модулятором один раз, а затем обрабатывается компаратором для создания сигнала PWM. После этого выход компаратора подается на моностабильный мультивибратор, который запускается отрицательным фронтом. Таким образом, с задним фронтом сигнала ШИМ выход моностабильного становится высоким.
Таким образом, импульс сигнала PPM начинается с заднего фронта сигнала PWM. Здесь следует отметить, что высокая длительность выходного сигнала в основном зависит от RC-компонентов мультивибратора. Так что это основная причина, по которой в случае сигнала PPM достигается стабильная ширина импульса.
Задний фронт сигнала ШИМ смещается через модулирующий сигнал, поэтому с этим сдвигом импульсы PPM будут показывать сдвиги в пределах его положения. Представление формы сигнала PPM показано ниже.
В приведенном выше сигнале импульсной позиционной модуляции первый сигнал представляет собой сигнал сообщения, второй сигнал представляет собой сигнал несущей, а третий сигнал представляет собой сигнал ШИМ. Этот сигнал считается эталоном для генерации сигнала PPM, как показано на последней диаграмме. На приведенных выше сигналах мы можем заметить, что конечная точка импульса ШИМ так же хорошо как начальная точка импульса PPM совпадает, что показано пунктирной линией.
Обнаружение импульсной позиционной модуляции
Обнаружение блок-схемы импульсной позиционной модуляции показано ниже. На следующей блок-схеме видно, что она включает в себя генератор импульсов, SR FF, генератор опорных импульсов и демодулятор ШИМ.
Сигнал PPM, передаваемый схемой модуляции, будет искажаться шумом на протяжении всей передачи. Таким образом, этот искаженный сигнал достигнет схемы демодулятора. Генератор импульсов, используемый в этой схеме, будет генерировать импульсный сигнал с фиксированной длительностью. Этот сигнал подается на вывод сброса SR FF. Генератор опорных импульсов вырабатывает опорный импульс с фиксированным периодом, как только на него подается переданный сигнал PPM. Таким образом, этот эталонный импульс используется для установки SR FF. На выходе FF эти сигналы установки и сброса будут генерировать сигнал ШИМ. Далее этот сигнал обрабатывается для получения исходного сигнала сообщения.
Как работает импульсная позиционная модуляция?
Импульсная позиционная модуляция (PPM) просто работает путем передачи электрических, оптических или электромагнитных импульсов на компьютер/другое устройство для передачи простых данных. Поэтому необходимо, чтобы оба устройства были согласованы с аналогичными часами, чтобы декодировать данные на основе того, как импульсы были переданы в эфир. В качестве альтернативы, еще одна форма PPM, называемая дифференциальной импульсно-позиционной модуляцией, позволяет кодировать все сигналы в зависимости от различий между временами вещания. Это означает, что принимающее устройство должно контролировать только несоответствие во времени поступления для декодирования передачи.
Цепь импульсной позиционной модуляции
Как правило, в PPM амплитуда и ширина импульсов остаются стабильными, в то время как расположение каждого импульса по отношению к положению эталонного импульса изменяется на основе мгновенного дискретного значения модулирующего сигнала. Принципиальная схема импульсной позиционной модуляции с таймером 555 показана ниже.
Эта схема может быть построена с различными электронными компонентами, такими как ИС таймера 555 , резисторы R1 и R2, конденсаторы как C2 и C3, и диод Д1. Дайте соединения в соответствии со схемой, приведенной ниже.
В принципе, 555 ИК представляет собой монолитную ИС, доступную в 8-выводном DIP-корпусе. Он используется во многих приложениях, используемых в качестве нестабильный мультивибратор и бистабильный мультивибратор для генерации треугольной волны, прямоугольной волны и т. д. Таким образом, генерация PPM также считается одним из приложений 555 IC.
Давайте посмотрим, как генерируется сигнал PPM, используя приведенную выше схему PPM с 555 IC. Для генерации импульсов ШИМ и импульсов ФИМ таймер 555 работает в моностабильном режиме. Моностабильный режим — один из режимов мультивибраторов. Мультивибраторы обычно представляют собой электронные схемы, не имеющие ни одного, ни двух устойчивых состояний. В зависимости от устойчивых состояний различают три типа нестабильных, бистабильных и моностабильных мультивибраторов.
Входной ШИМ-импульс подается на контакт 2 555 IC-подобного триггерного входа через цепь дифференциатора, образованную диодом D1, резистором R и конденсатором C1. Теперь на основе полученного ввода на выводе 2 будет получен выходной сигнал на выводе 3 микросхемы таймера 555. Выход будет оставаться высоким в течение периода времени, определяемого резисторами R2 и C2, так что ширина и амплитуда каждого импульса остаются постоянными, и на выходе мы получим сигнал PPM.
Таким образом, микросхема таймера 555 используется для генерации сигнала PPM.
Преимущества
преимущества импульсной позиционной модуляции включая следующее.
- PPM имеет наибольшую энергоэффективность по сравнению с другими модуляциями.
- Эта модуляция имеет менее стабильную амплитуду шумовых помех.
- Эта модуляция легко отделяет сигнал от зашумленного сигнала.
- Он требует меньше энергии по сравнению с PAM.
- Разделение сигнала и шума чрезвычайно просто
- Имеет постоянную передаваемую мощность.
- Этот метод прост, чтобы отделить сигнал от зашумленного сигнала.
- Он требует гораздо меньше энергии по сравнению с PAM и PDM из-за амплитуды и короткой длительности импульса.
- Легкое удаление и разделение шума чрезвычайно просто в этом типе модуляции.
- Использование мощности также чрезвычайно низкое по сравнению с другими модуляциями из-за стабильной амплитуды и ширины импульса.
- PPM передает только простые команды от Tx к Rx, поэтому он часто используется в облегченных приложениях из-за его низких требований к системе.
Недостатки
недостатки импульсной позиционной модуляции включая следующее.
- PPM очень сложный.
- Для передачи требуется большая пропускная способность по сравнению с PAM.
- Он чрезвычайно чувствителен к многолучевым помехам, таким как эхо, которое может нарушить передачу, изменяя разницу во времени прихода каждого сигнала.
- Необходима синхронизация между передатчиком и приемником, что невозможно каждый раз, и для этого требуется выделенный канал.
- Для такого вида модуляции требуются специальные устройства.
Приложения
применения импульсной позиционной модуляции включая следующее.
- PPM в основном используется в телекоммуникационных системах и системах управления воздушным движением.
- Эта модуляция используется в радиоуправлении, оптической системе связи и военных приложениях.
- Этот метод используется в самолетах, автомобилях с дистанционным управлением, поездах и т. д.
- PPM используется при некогерентном обнаружении, когда приемнику не требуется Петля фазовой синхронизации или PLL для отслеживания фазы несущей.
- Он используется в радиочастотной (радиочастотной) связи.
- Он также используется в высокочастотных бесконтактных смарт-картах, радиочастотных идентификационных метках и т. д.
Таким образом, это все о обзор импульсной позиционной модуляции – работа и ее приложения. Вот вопрос к вам, что такое ШИМ ?
