Какие существуют виды импульсной модуляции?

Импульсы характеризуются многими параметрами: амплитудой, временным положением, длительностью, частотой и т. п. Благодаря этому имеется возможность применения многих видов импульсной модуляции. К наиболее часто встречаемым относится модуляция амплитуды, длительности или ширины импульсов, модуляция положения импульсов и импульсно-кодовая модуляция.

На рис. 11.27 представлены колебания, соответствующие различным видам импульсной модуляции.

Рис. 11.27. Методы импульсной модуляции:

_{а — модулирующий сигнал; б — модуляция амплитуды импульса; в — модуляция ширины импульса; г — модуляция положения импульса; д — кодовая модуляция}

При амплитудно-импульсной модуляции в каждый момент дискретизации амплитуда импульса пропорциональна мгновенной амплитуде модулирующего сигнала. При широтно-импульсной модуляции импульсы имеют постоянную амплитуду, но их ширина (длительность) пропорциональна амплитуде модулирующего сигнала в момент дискретизации. Для получения изменения ширины импульсов можно сдвигать во времени передний или задний фронт либо оба фронта одновременно. Если средняя ширина импульса составляет 5 мкс, то в процессе модуляции она может меняться от 1 до 9 мкс.

При модуляции положения импульсов их положение изменяется вблизи среднего значения. Сдвиг соответствует амплитуде сигнала в момент дискретизации. Два последних вида модуляции относятся к системе временной модуляции импульсов.

Импульсно-кодовая модуляция имеет наилучшие показатели. Эта модуляция основывается на одновременном использовании принципа дискретизации, временного квантования и кодирования. Квантование — это процесс, в котором модулирующий сигнал с непрерывно меняющейся амплитудой заменяется дискретным — ступенчатым сигналом с заранее заданным числом уровней. Это означает, что импульсам, амплитуда которых лежит в определенном интервале, называемом шагом квантования, соответствует один общий уровень.

Кодирование заключается в том, что отдельным уровням квантованного сигнала приписывается соответствующий кодовый символ. На практике кодовая модуляция осуществляется с помощью цифровых кодов, чаще всего двоичных. Например, четырехбитовый (разрядный) двоичный код позволяет принять 2⁴, т. е. 16, амплитудных уровней от 0 до 15.

Если группы импульсов, полученные в результате импульсно-кодовой модуляции, снова преобразовать в сигнал, то возникает некоторое расхождение между воспроизведенным сигналом и первоначальным. Это расхождение, называемое шумами квантования, уменьшается с ростом числа уровней квантования.

Из упомянутых видов импульсной модуляции реже всего используется амплитудно-импульсная из-за невыгодных шумовых свойств. Наибольшее значение в связи с развитием цифровой техники имеет импульсно-кодовая модуляция.