模拟脉冲调制

在连续波调制之后,下一个分类是脉冲调制。脉冲调制进一步分为模拟和数字调制。模拟调制技术主要分为脉冲幅度调制、脉冲持续时间调制/脉冲宽度调制和脉冲位置调制。

脉冲幅度调制

脉冲幅度调制 (PAM) 是一种模拟调制方案,其中脉冲载波的幅度与消息信号的瞬时幅度成比例变化。

脉冲幅度调制信号将跟随原始信号的幅度,因为信号描绘出整个波的路径。在自然 PAM 中,以奈奎斯特速率采样的信号通过具有精确截止频率的高效低通频率 (LPF)进行重建

下图解释了脉冲幅度调制。

PAM 载波脉冲序列 自然 PAM

尽管 PAM 信号通过 LPF,但它无法无失真地恢复信号。因此,为了避免这种噪声,如下图所示,采用平顶采样。

Flat-Top PAM

平顶采样是一种过程,其中采样信号可以用脉冲表示,相对于要采样的模拟信号,信号的幅度不能改变。幅度的顶部保持平坦。此过程简化了电路设计。

脉冲宽度调制

脉冲宽度调制 (PWM)脉冲持续时间调制 (PDM)脉冲时间调制 (PTM) 是一种模拟调制方案,其中脉冲载波的持续时间或宽度或时间与消息信号的瞬时幅度成比例变化。

在此方法中,脉冲的宽度会发生变化,但信号的幅度保持不变。幅度限制器用于使信号的幅度保持恒定。这些电路将幅度削减到所需的水平,从而限制噪声。

下图解释了脉冲宽度调制的类型。

PWM

PWM 有三种变体。它们是 −

  • 脉冲的前沿恒定,后沿根据消息信号而变化。

  • 脉冲的后沿恒定,前沿根据消息信号而变化。

  • 脉冲的中心恒定,前沿和后沿根据消息信号而变化。

上图显示了这三种类型,带有时隙。

脉冲位置调制

脉冲位置调制 (PPM) 是一种模拟调制方案,其中脉冲的幅度和宽度保持恒定,而每个脉冲的位置(参考参考脉冲的位置)根据消息信号的瞬时采样值而变化。

发射器必须发送同步脉冲(或简称为同步脉冲)以保持发射器和接收器同步。这些同步脉冲有助于维持脉冲的位置。下图解释了脉冲位置调制。

基带信号 脉冲序列 PPM

脉冲位置调制是根据脉冲宽度调制信号进行的。脉冲宽度调制信号的每个尾部都成为 PPM 信号中脉冲的起点。因此,这些脉冲的位置与 PWM 脉冲的宽度成正比。

优点

由于幅度和宽度恒定,处理的功率也恒定。

缺点

发射器和接收器之间必须同步。

PAM、PWM 和 PPM 之间的比较

上述调制过程之间的比较显示在单个表中。

PAM PWM PPM
幅度变化 宽度变化 位置变化
带宽取决于脉冲宽度 带宽取决于脉冲上升时间 带宽取决于脉冲上升时间
瞬时发射功率随脉冲幅度变化 瞬时发射功率随脉冲幅度和宽度变化 瞬时发射功率与脉冲宽度保持不变
系统复杂度高 系统复杂度低 系统复杂度低
噪声干扰高 噪声干扰低 噪声干扰低
类似于幅度调制 类似于频率调制 类似于相位调制