Διαμόρφωση πλάτους παλμού

Όπως υποδηλώνει το όνομα, η διαμόρφωση πλάτους παλμού (PAM) είναι ένα αναλογικό σχήμα διαμόρφωσης στο οποίο το πλάτος του φορέα παλμού κυμαίνεται σύμφωνα με το τρέχον πλάτος του σήματος μηνύματος. Το πλάτος του αρχικού σήματος θα ακολουθείται από το πλάτος του σήματος που διαμορφώνεται με πλάτος παλμού καθώς το σήμα διαγράφει τη διαδρομή ολόκληρου του κύματος. Το ανακατασκευασμένο σήμα γίνεται δειγματοληψία με τον ρυθμό Nyquist και στη συνέχεια διέρχεται μέσω μιας αποδοτικής Συχνότητας Χαμηλής Διέλευσης (LPF) με μια ακριβή συχνότητα αποκοπής, η οποία είναι γνωστή ως φυσικό PAM.

Στο πεδίο της διαμόρφωσης σήματος, η διαμόρφωση πλάτους παλμού (PAM) είναι ένας τύπος διαμόρφωσης στον οποίο οι πληροφορίες του μηνύματος κωδικοποιούνται στο πλάτος μιας σειράς παλμών. Όταν η τιμή δείγματος του σήματος μηνύματος ποικίλλει, τα πλάτη μιας σειράς παλμών φέροντος αλλάζουν, με αποτέλεσμα μια μέθοδο αναλογικής διαμόρφωσης παλμού. Η αποδιαμόρφωση επιτυγχάνεται ανιχνεύοντας το επίπεδο πλάτους του φορέα σε κάθε χρονική περίοδο στο σήμα.

Τύποι PAMS

Η διαμόρφωση πλάτους παλμού κατηγοριοποιείται σε δύο τύπους:

1. Για να διασφαλιστεί ότι όλοι οι παλμοί είναι θετικοί στο PAM μίας πολικότητας, εφαρμόζεται μια προκαθορισμένη προκατάληψη DC στο σήμα σε μια κατάλληλη σταθερή συχνότητα.
2. PAM με διπλή πολικότητα σημαίνει ότι οι παλμοί είναι θετικοί και αρνητικοί ταυτόχρονα.

Όσον αφορά την τροποποίηση της μετάδοσης σήματος ψηφιακών δεδομένων, η διαμόρφωση πλάτους παλμού χρησιμοποιείται συνήθως, με εφαρμογές χωρίς ζώνη βάσης να έχουν αντικατασταθεί πλήρως από τη διαμόρφωση κώδικα παλμού και, πιο πρόσφατα, από τη διαμόρφωση θέσης παλμού.

Είναι θεωρητικά δυνατό να έχουμε έναν ατελείωτο αριθμό διαφορετικών πλάτη παλμών όταν χρησιμοποιείτε αναλογικό PAM. Ο αριθμός των εύρους παλμών μειώνεται σε ισχύ δύο όταν χρησιμοποιείται ψηφιακό PAM. Τα διακριτά πλάτη παλμών είναι εφικτά σε PAM 4 επιπέδων, PAM 8 επιπέδων και PAM 16 επιπέδων, για παράδειγμα.

Είναι δυνατή η προσαρμογή του πλάτους κάθε παλμού χρησιμοποιώντας το στιγμιαίο πλάτος ενός σήματος διαμόρφωσης, το οποίο ονομάζεται διαμόρφωση πλάτους παλμού (PAM). Όταν γίνεται δειγματοληψία του σήματος σε τακτά χρονικά διαστήματα, δημιουργείται ένα σύστημα διαμόρφωσης στο οποίο κάθε δείγμα γίνεται ανάλογο με το πλάτος του σήματος τη στιγμή της δειγματοληψίας. Στέλνει δεδομένα κωδικοποιώντας τα στο πλάτος μιας σειράς παλμών σήματος, κάτι που γίνεται με αυτήν την τεχνολογία.

Επειδή η σειρά παλμών φορέα διαμορφώνεται από ένα σήμα, το πλάτος κάθε παλμού ποικίλλει ανάλογα με το σήμα διαμόρφωσης, με το πλάτος κάθε παλμού να καθορίζεται από την τιμή m (t) τη στιγμή της μετάδοσης του παλμού.

Στην πραγματικότητα, οι παλμοί σε ένα σήμα PAM μπορεί να είναι τύπου Flat-top, φυσικού τύπου ή ιδανικού τύπου. Το PAM με επίπεδη κορυφή είναι το πιο δημοφιλές και ευρέως χρησιμοποιούμενο. Ο λόγος για τη χρήση Flat-top PAM κατά τη μετάδοση είναι ότι κατά τη μετάδοση, ο θόρυβος παρεμβαίνει στην κορυφή των εκπεμπόμενων παλμών και αυτός ο θόρυβος μπορεί να αφαιρεθεί εύκολα εάν ο παλμός PAM έχει σχεδιαστεί ως Flat-top PAM. Σε φυσικά δείγματα του σήματος PAM, ο παλμός έχει μεταβλητή κορυφή σύμφωνα με τη διακύμανση του σήματος. Μόλις ανιχνευτεί ένας παλμός αυτού του τύπου από τον δέκτη, λερώνεται αμέσως από το θόρυβο. Τότε γίνεται εξαιρετικά δύσκολο να διακρίνει κανείς το σχήμα της κορυφής του παλμού, και ως εκ τούτου η ανίχνευση του πλάτους του παλμού δεν είναι ακριβής σε αυτό το σημείο.

Δημιουργία PAM

Υπάρχουν δύο λειτουργίες που λαμβάνουν χώρα κατά τη δημιουργία του σήματος PAM: 

1. Στιγμιαία δειγματοληψία του σήματος μηνύματος m (t) κάθε T(s) δευτερόλεπτο, όπου ο ρυθμός δειγματοληψίας fs =1/T(s) προσδιορίζεται σύμφωνα με το θεώρημα δειγματοληψίας και τον ρυθμό δειγματοληψίας fs =1/T( s) επιλέγεται σύμφωνα με το θεώρημα δειγματοληψίας

2. Αύξηση του χρόνου κάθε δείγματος μέχρι να φτάσει σε μια ορισμένη σταθερή τιμή, όπως το T.

Η διαμόρφωση πλάτους παλμού είναι μια τεχνική στην οποία τα πλάτη των παλμών διαμορφώνονται σε απόκριση στο διαμορφωτικό σήμα. Η διαμόρφωση πλάτους παλμού πραγματοποιείται πολλαπλασιάζοντας τον φορέα με το σήμα διαμόρφωσης, το οποίο συμβολίζεται ως m (t) στο διάγραμμα (t). Ως αποτέλεσμα, η έξοδος αποτελείται από μια σειρά παλμών, τα πλάτη των οποίων κυμαίνονται ανάλογα με την ποσότητα του σήματος διαμόρφωσης που εφαρμόζεται. Αυτός ο συγκεκριμένος τύπος διαμόρφωσης πλάτους παλμού αναφέρεται ως φυσικό PAM και ονομάζεται έτσι λόγω του γεγονότος ότι οι κορυφές των παλμών ακολουθούν το σχήμα του σήματος διαμόρφωσης.

Χρησιμεύει ως περιοδικό σήμα μεταγωγής στον διαμορφωτή, ο οποίος όταν είναι ενεργοποιημένος επιτρέπει τη μετάδοση δειγμάτων του σήματος διαμόρφωσης στην έξοδο. Η περίοδος δειγματοληψίας είναι το χρονικό διάστημα που επαναλαμβάνει το παλμικό σύστημα σε τακτική βάση. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το T(s) είναι το χρονικό διάστημα μεταξύ της αρχής ενός δείγματος και της αρχής του επόμενου, όχι η διάρκεια του παλμού.

Συμπέρασμα

Είναι δυνατή η προσαρμογή του πλάτους κάθε παλμού χρησιμοποιώντας το στιγμιαίο πλάτος ενός σήματος διαμόρφωσης, το οποίο ονομάζεται διαμόρφωση πλάτους παλμού (PAM). Όταν γίνεται δειγματοληψία του σήματος σε τακτά χρονικά διαστήματα, δημιουργείται ένα σύστημα διαμόρφωσης στο οποίο κάθε δείγμα γίνεται ανάλογο με το πλάτος του σήματος τη στιγμή της δειγματοληψίας. Στέλνει δεδομένα κωδικοποιώντας τα στο πλάτος μιας σειράς παλμών σήματος, κάτι που γίνεται με αυτήν την τεχνολογία.

Ένα PAM δημιουργείται συνδυάζοντας ένα καθαρό σήμα διαμόρφωσης ημιτονοειδούς κύματος με μια γεννήτρια τετραγώνου κύματος, η οποία παράγει τον φέροντα παλμό, και ένα κύκλωμα διαμορφωτή PAM, το οποίο παράγει το σήμα διαμόρφωσης. Είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μια γεννήτρια ημιτονοειδούς κύματος που βασίζεται στο κύκλωμα ταλαντωτή γέφυρας Wien. Αυτό έχει τη δυνατότητα να παράγει ένα ημιτονοειδές κύμα με λιγότερη παραμόρφωση στην έξοδο. Ένα ποτενσιόμετρο ρύθμισης πλάτους και συχνότητας χρησιμοποιείται σε αυτό το κύκλωμα για να επιτρέπει στους χρήστες να ρυθμίζουν με ακρίβεια το πλάτος και τη συχνότητα του ταλαντωτή.