Puls modulace (PM) je jeden typ modulace, kde je signál přenášen v pulzní formě. V tomto typu modulace jsou spojité signály vzorkovány v normálních intervalech, takže tato modulační technika se používá k přenosu analogových informací. Pulzní modulace se dělí na dva typy analogové modulace a digitální modulace . Analogová modulace je klasifikována do tří typů PAM, PWM a PPM, zatímco digitální modulace je klasifikována na pulzní kód a delta modulaci. Tento článek tedy pojednává o přehledu jednoho z typů pulzní modulace, konkrétně – pulzní polohová modulace teorie nebo PPM.
Co je pulzní polohová modulace?
Pulzní polohová modulace je jedním typem analogové modulace, která umožňuje variaci v rámci pozice pulzů na základě amplitudy vzorkovaného modulačního signálu, se nazývá PPM nebo Pulse Position Modulation. V tomto typu modulace, amplituda a šířka pulsů jsou udržovány stabilní a poloha pulsů pouze rozmanité.
Technika PPM umožňuje počítačům přenášet data pouhým měřením času potřebného k dosažení každého datového paketu do počítače. Tak se často používá v optické komunikaci, kde dochází k malému vícecestnému rušení. Tato modulace zcela přenáší digitální signály a nelze ji využít v analogových systémech. Přenáší jednoduchá data, která nejsou efektivní při přenosu souborů.
Chcete-li vědět více o rozdílu mezi PPM, PWM a PAM klikněte zde
Blokové schéma modulace polohy pulzu
Níže je uvedeno blokové schéma modulace polohy pulzu, které generuje signál PPM. Víme, že pulzní polohový modulační signál lze snadno generovat pomocí PWM signálu. Takže zde na o/p komparátoru jsme předpokládali, že signál PWM je již generován a nyní musíme vytvořit signál PPM.
Ve výše uvedeném blokovém schématu je signál PAM generován z modulátoru jednou a dále je zpracováván v komparátoru pro vytvoření signálu PWM. Poté je výstup komparátoru předán monostabilnímu multivibrátoru, který je spouštěn zápornou hranou. Se sestupnou hranou PWM signálu jde tedy výstup monostabilního vysoko.
Puls signálu PPM tedy začíná sestupnou hranou signálu PWM. Zde je třeba poznamenat, že doba trvání vysokého výkonu závisí hlavně na RC součástech multivibrátoru. To je tedy hlavní důvod, proč je v případě signálu PPM dosaženo stabilního pulzu šířky.
Sestupná hrana PWM signálu se posune přes modulační signál, takže s tímto posunem budou pulzy PPM vykazovat posuny v rámci své pozice. Reprezentace průběhu signálu PPM je uvedena níže.
Ve výše uvedeném tvaru vlny pulzní polohové modulace je první tvar vlny signál zprávy, druhý signál je nosný signál a třetí signál je signál PWM. Tento signál je považován za referenční pro generování signálu PPM, jak je znázorněno na posledním diagramu. Ve výše uvedených průběhech si můžeme všimnout, že koncový bod pulzu PWM stejně jako výchozí bod pulsu PPM se shoduje, což je znázorněno tečkovanou čarou.
Detekce pulzní polohové modulace
Detekce blokového diagramu modulace polohy pulzu je znázorněna níže. V následujícím blokovém schématu můžeme pozorovat, že zahrnuje generátor impulsů, SR FF, generátor referenčních impulsů a demodulátor PWM.
Signál PPM, který je přenášen z modulačního obvodu, bude během přenosu zkreslen šumem. Takže tento zkreslený signál dosáhne obvodu demodulátoru. Generátor pulsů použitý v tomto obvodu bude vytvářet pulsní tvar vlny s pevnou dobou trvání. Tento průběh je předán resetovacímu kolíku SR FF. Generátor referenčních pulsů vytváří referenční puls s pevnou periodou, jakmile je mu předán signál PPM. Tento referenční impuls se tedy používá k nastavení SR FF. Na výstupu FF budou tyto signály set & reset generovat signál PWM. Dále je tento signál zpracován tak, aby poskytl původní signál zprávy.
Jak funguje pulzní polohová modulace?
Pulzní polohová modulace (PPM) jednoduše funguje tak, že přenáší elektrické, optické nebo elektromagnetické impulsy do počítače/jiného zařízení pro komunikaci jednoduchých dat. Potřebuje tedy, aby obě zařízení byla koordinována na podobné hodiny, aby dekódovala data na základě odvysílání impulsů. Alternativně ještě jedna forma PPM nazývaná diferenciální pulzní polohová modulace umožňuje kódování všech signálů v závislosti na rozdílech mezi časy vysílání. To znamená, že přijímací zařízení musí pro dekódování přenosu sledovat pouze rozdílnost časů příchodu.
Pulzní polohový modulační obvod
Obecně v PPM jsou amplituda a šířka pulzů udržovány stabilní, zatímco uspořádání každého pulzu s odkazem na polohu referenčního pulzu je upraveno na základě okamžité vzorkované hodnoty modulačního signálu. Schéma zapojení pulzní polohové modulace s časovačem 555 je uvedeno níže.
Tento obvod může být sestaven s různými elektronickými součástkami, jako je např 555 časovač IC , rezistory R1 a R2, Kondenzátory jako C2 a C3 a dioda D1. Uveďte zapojení podle níže uvedeného obvodu.
V podstatě, 555 IC je monolitický IC, který je k dispozici v 8pinovém DIP pouzdru. Používá se v mnoha aplikacích používaných jako stabilní multivibrátor a bistabilní multivibrátor pro generování trojúhelníkové vlny, obdélníkové vlny atd. Generování PPM je tedy také považováno za jednu z aplikací 555 IC.
Podívejme se, jak je signál PPM generován pomocí výše uvedeného obvodu PPM s 555 IC. Pro generování pulzů PWM a pulzů PPM pracuje časovač 555 v monostabilním režimu. Monostabilní režim je jedním z režimů multivibrátorů. Multivibrátory jsou obecně elektronické obvody, které nemají jeden nebo dva stabilní stavy. Na základě stabilních stavů existují tři typy astabilních, bistabilních a monostabilních multivibrátorů.
Vstupní PWM impuls je přiveden na kolík 2 555 spouštěného vstupu podobného IC přes síť diferenciátoru tvořenou diodou D1, rezistorem R a kondenzátorem C1. Nyní na základě přijatého vstupu na kolíku 2 bude výstup získán na kolíku 3 555 IC časovače. Výstup zůstane vysoký po dobu trvání časového úseku určeného rezistory R2 a C2, takže šířka a amplituda každého pulzu zůstane konstantní a na výstupu dostaneme signál PPM.
Tímto způsobem se IC časovače 555 používá pro generování signálu PPM.
Výhody
The výhody pulzní polohové modulace zahrnout následující.
- PPM má nejvyšší energetickou účinnost ve srovnání s jinými modulacemi.
- Tato modulace má méně stabilní amplitudové šumové rušení.
- Tato modulace snadno odděluje signál od rušivého signálu.
- Ve srovnání s PAM potřebuje méně energie.
- Oddělení signálu a šumu je velmi jednoduché
- Má konstantní přenášený výkon.
- Tato technika je jednoduchá pro rozdělení signálu od zašuměného signálu.
- Potřebuje extrémně méně energie ve srovnání s PAM a PDM kvůli amplitudě a krátkému trvání pulzu.
- Snadné odstranění a oddělení šumu je u tohoto typu modulace extrémně snadné.
- Spotřeba energie je také extrémně nízká ve srovnání s jinými modulacemi kvůli stabilní amplitudě a šířce pulzu.
- PPM komunikuje pouze jednoduché příkazy z Tx do Rx, takže se často používá v odlehčených aplikacích, protože má nízké systémové požadavky.
Nevýhody
The nevýhody pulzní polohové modulace zahrnout následující.
- PPM je velmi komplexní.
- Potřebuje větší šířku pásma pro přenos ve srovnání s PAM.
- Je extrémně citlivý na vícecestné rušení, jako je ozvěna, která může rušit přenos změnou rozdílu v dobách příchodu každého signálu.
- Synchronizace je nutná mezi vysílačem a přijímačem, což není pokaždé možné a vyžadujeme pro to vyhrazený kanál.
- Pro tento druh modulace jsou zapotřebí speciální zařízení.
Aplikace
The aplikace pulzní polohové modulace zahrnout následující.
- PPM se používá hlavně v telekomunikačních systémech a systémech řízení letového provozu.
- Tato modulace se používá v rádiovém řízení, optickém komunikačním systému a vojenských aplikacích.
- Tato technika se používá v letadlech, dálkově ovládaných autech, vlacích atd.
- PPM se používá v nekoherentní detekci všude tam, kde přijímač žádnou nevyžaduje Smyčka fázového závěsu nebo PLL pro sledování fáze dopravce.
- Používá se v RF (radiofrekvenční) komunikaci.
- Používá se také ve vysokofrekvenčních, bezkontaktních čipových kartách, radiofrekvenčních ID tagech atd.
Tak, to je všechno o přehled pulzní polohové modulace – práce a její aplikace. Zde je pro vás otázka, co je PWM ?
