Impulzus moduláció (PM) a moduláció egyik típusa, ahol a jel impulzus formában kerül továbbításra. Az ilyen típusú modulációban a folyamatos jelek mintavételezése normál időközönként történik, így ezt a modulációs technikát használják analóg információk továbbítására. Az impulzusmoduláció kétféle analóg modulációra és digitális moduláció . Az analóg moduláció három típusba sorolható: PAM, PWM és PPM, míg a digitális moduláció impulzuskódra és delta modulációra. Tehát ez a cikk az impulzusmoduláció egyik típusának áttekintését tárgyalja, nevezetesen - impulzus fázismoduláció elmélet vagy PPM.
Mi az impulzuspozíció moduláció?
Az impulzushelyzet-moduláció az analóg moduláció egyik fajtája, amely lehetővé teszi az impulzusok helyzetének változását a mintavételezett moduláló jel amplitúdója alapján, ezt PPM-nek vagy impulzuspozíció-modulációnak nevezik. Az ilyen típusú modulációban az impulzusok amplitúdója és szélessége stabilan marad, és az impulzusok helyzete csak változatos.
A PPM technika lehetővé teszi a számítógépek számára, hogy adatokat továbbítsanak azáltal, hogy egyszerűen megmérik az egyes adatcsomagok számítógéphez való eljutásához szükséges időt. Ezt gyakran használják az optikai kommunikációban, ahol kicsi többutas interferencia van. Ez a moduláció teljesen digitális jeleket továbbít, és analóg rendszerekben nem használható. Egyszerű adatokat továbbít, amelyek nem hatékonyak a fájlok átvitele során.
Ha többet szeretne megtudni a PPM, PWM és PAM közötti különbségről kattints ide
Impulzushelyzet modulációs blokkdiagram
Az alábbiakban látható az impulzushelyzet moduláció blokkdiagramja, amely PPM jelet generál. Tudjuk, hogy egy impulzushelyzet modulációs jel könnyen előállítható PWM jel használatával. Tehát itt a komparátor o/p-jénél feltételeztük, hogy PWM jel már generálva van, és most egy PPM jelet kell előállítanunk.
A fenti blokkdiagramon a modulátor egyszeri PAM jelet állít elő, majd a komparátorban feldolgozza PWM jelet. Ezt követően a komparátor kimenetét egy monostabil multivibrátor kapja, amely negatív élt aktivál. Így a PWM jel lefutó élével a monostabil kimenete magasra megy.
Így a PPM jel impulzusa a PWM jel lefutó élénél kezdődik. Itt meg kell jegyezni, hogy a nagy kimeneti időtartam főként a multivibrátor RC összetevőitől függ. Tehát ez a fő oka annak, hogy a PPM jel esetén stabil szélességű impulzus érhető el.
A PWM jel lefutó éle eltolódik a moduláló jelen keresztül, így ezzel az eltolással a PPM impulzusai eltolódást mutatnak a pozícióján belül. A PPM jel hullámforma ábrázolása alább látható.
Az impulzushelyzet moduláció fenti hullámformájában az első hullámforma az üzenetjel, a második jel egy vivőjel, a harmadik jel a PWM jel. Ezt a jelet referenciaként tekintjük a PPM jelgeneráláshoz, amint az az utolsó diagramon látható. A fenti hullámformákban észrevehetjük, hogy a a PWM impulzus végpontja valamint a a PPM impulzus kezdőpontja egybeesik, ami a szaggatott vonallal látható.
Impulzushelyzet moduláció észlelése
Az impulzushelyzet modulációs blokkdiagram detektálása az alábbiakban látható. A következő blokkdiagramon megfigyelhetjük, hogy tartalmaz egy impulzusgenerátort, SR FF-et, referencia impulzusgenerátort és egy PWM demodulátort.
A modulációs áramkör által továbbított PPM-jel a zajjal együtt torzul az átvitel során. Tehát ez a torz jel eléri a demodulátor áramkört. Az ebben az áramkörben használt impulzusgenerátor meghatározott időtartamú impulzushullámformát állít elő. Ezt a hullámformát az SR FF alaphelyzetbe állító érintkezője kapja meg. A referenciaimpulzus-generátor fix periódusú referenciaimpulzust állít elő, miután egy továbbított PPM jelet kap. Tehát ezt a referenciaimpulzust használják az SR FF beállítására. Az FF kimenetén ezek a set & reset jelek PWM jelet generálnak. Továbbá ez a jel feldolgozva az eredeti üzenet jelét adja.
Hogyan működik az impulzushelyzet moduláció?
Az impulzushelyzet-moduláció (PPM) egyszerűen úgy működik, hogy elektromos, optikai vagy elektromágneses impulzusokat továbbít egy számítógépre/egy másik eszközre, hogy egyszerű adatokat közöljön. Tehát mindkét eszközt egy hasonló órához kell koordinálni, hogy az impulzusok sugárzása alapján dekódolja az adatokat. Alternatív megoldásként a PPM egy másik formája, az úgynevezett differenciális impulzushelyzet moduláció, lehetővé teszi az összes jel kódolását a sugárzási idők közötti eltéréstől függően. Ez azt jelenti, hogy a vevőkészüléknek csak az érkezési idők eltéréseit kell figyelnie az adás dekódolásához.
Impulzushelyzet modulációs áramkör
Általában a PPM-ben az impulzusok amplitúdója és szélessége stabilan marad, míg minden impulzus elrendezése a referenciaimpulzus helyzetéhez képest módosul a moduláló jel azonnali mintavételezett értéke alapján. Az impulzushelyzet moduláció kapcsolási rajza 555-ös időzítővel az alábbiakban látható.
Ez az áramkör különböző elektronikus alkatrészekkel építhető fel, mint pl 555 időzítő IC , R1 és R2 ellenállások, Kondenzátorok mint a C2 és C3, és dióda D1. Adja meg a csatlakozásokat az alábbi áramkör szerint.
Alapvetően a 555 IC egy monolitikus IC, amely 8 tűs DIP-csomagban kapható. Számos alkalmazásban használják, mint egy stabil multivibrátor és bistabil multivibrátor háromszöghullám, négyszöghullám stb. generálására. Tehát a PPM generálása is az 555 IC egyik alkalmazásának tekinthető.
Nézzük meg, hogyan jön létre a PPM jel a fenti PPM áramkör használatával, 555 IC-vel. A PWM impulzusok és PPM impulzusok generációjához az 555 időzítő monostabil üzemmódban működik. A monostabil üzemmód a multivibrátorok egyik módja. A multivibrátorok általában olyan elektronikus áramkörök, amelyeknek nincs egy vagy két stabil állapota. A stabil állapotok alapján háromféle astabil, bistabil és monostabil multivibrátor létezik.
A bemeneti PWM impulzus az 555 IC-szerű triggerelt bemenet 2. érintkezőjére kerül a D1 dióda, az R ellenállás és a C1 kondenzátor által alkotott differenciáló hálózaton keresztül. A 2. érintkezőn kapott bemenet alapján a kimenetet az 555-ös időzítő IC 3. érintkezőjénél kapjuk meg. A kimenet magas marad az R2 és C2 ellenállások által meghatározott időtartamig, így az egyes impulzusok szélessége és amplitúdója állandó marad, és a kimeneten PPM jelet kapunk.
Ily módon az 555-ös időzítő IC PPM jel generálására szolgál.
Előnyök
Az az impulzushelyzet moduláció előnyei a következőket tartalmazzák.
- A PPM rendelkezik a legnagyobb energiahatékonysággal a többi modulációhoz képest.
- Ez a moduláció kevésbé stabil amplitúdójú zajinterferenciával rendelkezik.
- Ez a moduláció könnyen elválasztja a jelet a zajos jeltől.
- Kevesebb energiát igényel, mint a PAM.
- A jel és a zaj szétválasztása rendkívül egyszerű
- Állandó átviteli teljesítménye van.
- Ez a technika egyszerű a jel és a zajos jel szétválasztására.
- Az amplitúdó és a rövid impulzus miatt rendkívül kevesebb energiát igényel, mint a PAM és PDM.
- A zaj egyszerű eltávolítása és szétválasztása rendkívül egyszerű az ilyen típusú modulációban.
- A stabil impulzusamplitúdó és -szélesség miatt az energiafelhasználás is rendkívül alacsony a többi modulációhoz képest.
- A PPM csak egyszerű parancsokat kommunikál a Tx-ről az Rx-re, ezért gyakran használják könnyű alkalmazásokban, alacsony rendszerigénye miatt.
Hátrányok
Az az impulzushelyzet moduláció hátrányai a következőket tartalmazzák.
- A PPM nagyon összetett.
- Több sávszélességre van szüksége az átvitelhez, mint a PAM-hoz.
- Rendkívül érzékeny a többutas interferenciára, mint például a visszhangra, amely megzavarhatja az átvitelt azáltal, hogy megváltoztatja az egyes jelek érkezési idejének különbségét.
- Szinkronizálás szükséges az adó és a vevő között, ami nem minden alkalommal kivitelezhető, és ehhez dedikált csatornára van szükség.
- Az ilyen típusú modulációhoz speciális eszközökre van szükség.
Alkalmazások
Az az impulzushelyzet moduláció alkalmazásai a következőket tartalmazzák.
- A PPM-et főleg távközlési rendszerekben és légiforgalmi irányító rendszerekben használják.
- Ezt a modulációt rádióvezérlésben, optikai kommunikációs rendszerben és katonai alkalmazásokban használják.
- Ezt a technikát használják repülőgépeken, távirányítós autókban, vonatokon stb.
- A PPM-et nem koherens észlelésre használják, ahol a vevőnek nincs szüksége rá Fáziszár hurok vagy PLL a hordozó fázisának nyomon követéséhez.
- RF (rádiófrekvenciás) kommunikációban használják.
- Használják nagyfrekvenciás, érintés nélküli intelligens kártyákban, rádiófrekvenciás azonosító címkékben stb.
Tehát erről szól az egész az impulzushelyzet moduláció áttekintése – működés és alkalmazásai. Itt egy kérdés, hogy mi az PWM ?
