Pulzní amplitudová modulace - Pulse-amplitude modulation

Princip PAM: (1) původní signál, (2) signál PAM, (a) amplituda signálu, (b) čas

Pulzní amplitudová modulace ( PAM ), je forma modulace signálu, kde jsou informace o zprávě kódovány v amplitudě řady signálních pulzů. Jedná se o analogové pulzní modulační schéma, ve kterém se amplitudy sledu nosných pulzů mění podle vzorové hodnoty signálu zprávy. Demodulace se provádí detekcí úrovně amplitudy nosné v každé jednotlivé periodě.

Typy

Existují dva typy pulzní amplitudové modulace:

• V PAM s jednou polaritou je do signálu přidáno vhodné pevné DC zkreslení, aby se zajistilo, že všechny impulsy jsou kladné.
• V PAM s dvojitou polaritou jsou impulsy pozitivní i negativní.

Pulzní amplitudová modulace je široce používána při modulaci přenosu signálu digitálních dat, přičemž aplikace bez základního pásma byly z velké části nahrazeny modulací pulzním kódem a nověji pulzní polohovou modulací .

Počet možných amplitud pulzů v analogovém PAM je teoreticky nekonečný. Digitální PAM snižuje počet amplitud pulsů na nějaký výkon dvou. Například ve 4úrovňové PAM existují možné diskrétní pulzní amplitudy; v 8úrovňovém PAM jsou možné diskrétní pulzní amplitudy; a v 16úrovňové PAM existují možné diskrétní pulzní amplitudy. ${\ displaystyle 2 ^ {2}}$${\ displaystyle 2 ^ {3}}$${\ displaystyle 2 ^ {4}}$

Použití

Ethernet

Příkladem použití PAM jsou některé verze ethernetového komunikačního standardu. Zejména standard 100BASE-T4 a BroadR-Reach Ethernet , používají tříúrovňovou modulaci PAM (PAM-3), 1000BASE-T Gigabit Ethernet používá pětistupňovou modulaci PAM-5 a 10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet používá Tomlinson-Harashima Předem kódovaná (THP) verze pulzní amplitudové modulace se 16 diskrétními úrovněmi (PAM-16), kódovaná v dvourozměrném šachovnicovém vzoru známém jako DSQ128. 25 Gigabit Ethernet a některé měděné varianty 100 Gigabit Ethernet a 200 Gigabit Ethernet používají modulaci PAM-4.

GDDR6X

GDDR6X , vyvinutý společnostmi Micron a Nvidia a poprvé použitý v grafických kartách Nvidia RTX 3080 a 3090 , používá signalizaci PAM4 k přenosu 2 bitů za taktovací cyklus, aniž by se musel uchýlit k vyšším frekvencím nebo dvěma kanálům nebo drahám s přidruženými vysílači a přijímači, které mohou zvýšit spotřebu energie nebo prostoru a náklady. Vyšší frekvence vyžadují větší šířku pásma, což je značný problém nad 28 GHz při pokusu o přenos přes měď. PAM4 stojí za implementaci více než dřívější kódování NRZ (nevrácení na nulu, PAM2) částečně proto, že vyžaduje více prostoru v integrovaných obvodech a je náchylnější k problémům s SNR (poměr signálu k šumu).

Foto biologie

Tento koncept se také používá ke studiu fotosyntézy pomocí specializovaného přístroje, který zahrnuje spektrofluorometrické měření kinetiky vzestupu a rozpadu fluorescence v anténě sběru světla tylakoidních membrán, čímž se dotazuje na různé aspekty stavu fotosystému v různých prostředích podmínky. Na rozdíl od tradičních měření fluorescence chlorofylu přizpůsobených tmě umožňují fluorescenční zařízení s pulzní amplitudou měření za podmínek okolního světla, díky čemuž byla měření výrazně univerzálnější.

Elektronické ovladače pro LED osvětlení

Pulzní amplitudová modulace byla také vyvinuta pro řízení světelných diod (LED), zejména pro osvětlovací aplikace. Budiče LED založené na technice PAM nabízejí zlepšenou energetickou účinnost oproti systémům založeným na jiných běžných technikách modulace budičů, jako je pulsně šířková modulace (PWM), protože dopředný proud procházející LED je relativní k intenzitě světelného výkonu a účinnosti LED se zvyšuje se snižováním dopředného proudu.

Ovladače LED s pulzní amplitudovou modulací jsou schopny synchronizovat pulsy na více LED kanálech, což umožňuje dokonalé přizpůsobení barev. Vzhledem k přirozené povaze PAM ve spojení s rychlou rychlostí spínání LED je možné použít LED osvětlení jako prostředek bezdrátového přenosu dat při vysoké rychlosti.

Digitální televize

Normy Severoamerického výboru pro pokročilé televizní systémy pro digitální televizi používají k vysílání dat tvořících televizní signál formu PAM. Tento systém, známý jako 8VSB , je založen na osmiúrovňové PAM. Využívá další zpracování k potlačení jednoho postranního pásma a tím k efektivnějšímu využití omezené šířky pásma . Pomocí jediného přidělení kanálu 6 MHz, jak je definováno v předchozím analogovém standardu NTSC , je 8VSB schopen přenášet 32 ​​Mbit / s. Po započítání kódů opravujících chyby a dalších režijních nákladů je datová rychlost v signálu 19,39 Mbit / s.

Viz také

• 8VSB
• Klíčování s amplitudou
• Carrier Sense Multiple Access
• Modulace hustoty impulzů
• Síť tvořící pulz
• Kvadraturní amplitudová modulace (QAM)

Poznámky

Reference