التضمين النبضي - Plus Modulation

ما هو التضمين النبضي – Plus Modulation؟

التضمين النبضي: هو نوع من التعديل يتم فيه إرسال الإشارة في شكل نبضات، ويمكن استخدامه لنقل المعلومات التناظرية، في تعديل النبضة يتم أخذ عينات من الإشارات المستمرة على فترات منتظمة، وهي عبارة عن مجموعة من التقنيات التي يتم بموجبها ترميز سلسلة من الكميات الحاملة للمعلومات التي تحدث في حالات منفصلة من الوقت في تسلسل منتظم مناظر لنبضات الموجة الحاملة الكهرومغناطيسية، يؤدي تغيير سعة النبضات أو قطبيتها أو وجودها أو غيابها أو مدتها أو حدوثها في وقتها إلى ظهور الأشكال الأساسية الأربعة لتعديل النبض. ويمكن تصنيف تعديل النبض إلى نوعين رئيسيين، هما:

1. التناظرية (Analog): دلالة سعة العينة متغيرة بشكل لا نهائي.
   
2. رقمي (Digital): يشير إلى اتساع العينة عند أقرب مستوى محدد مسبقاً.
   

ما هي أنواع التعديل النبضي؟

1. تعديل سعة النبض – Pulse Amplitude Modulation.
   
2. تعديل وقت النبض – Pulse Time Modulation.
   
3. تعديل رمز النبض – Pulse Code Modulation.
   

تعديل سعة النبض – Pulse Amplitude Modulation:

إنه أبسط شكل من أشكال التعديل النبضي في هذا النوع من التعديل، تكون كل عينة متناسبة مع اتساع الإشارة في لحظة أخذ العينات وتتبع إشارة (PAM) سعة الإشارة الأصلية، حيث تتعقب الإشارة مسار الموجة بأكملها وهنا يمكن إعادة بناء الإشارة التي تم أخذ عينات منها بمعدل (Nyquist) عن طريق تمريرها عبر مرشح تمرير منخفض فعّال (Low Pass Filter – LPF) بتردد قطع دقيق، بحيث يكون من السهل جداً إنشاء وإزالة تعديل (PAM)، تنقل هذه التقنية البيانات عن طريق ترميز سعة سلسلة من نبضات الإشارة.

أنواع تعديل سعة النبض – PAM:

1. أحادية القطبية (Single Polarity – PAM): يتم إضافة مستوى ثابت للتيار المستمر إلى الإشارة بحيث تكون الإشارة دائماً موجبة.
   
2. القطبية المزدوجة (Double Polarity – PAM): هنا تكون النبضات موجبة وسالبة.
   

مزايا تعديل سعة النبض – PAM:

1. يعتبر كل من التعديل والاستخلاص بسيطين.
   
2. سهولة بناء دوائر الإرسال والاستقبال.
   

سلبيات تعديل سعة النبض – PAM:

1. عرض النطاق الترددي الكبير مطلوب للإرسال.
   
2. مزيد من الضوضاء.
   
3. تكون السعة متفاوتة، لذلك فإنّ القوة المطلوبة ستكون أكثر.
   

تطبيقات تعديل سعة النبض – PAM:

• تستخدم بشكل رئيسي في اتصالات (Ethernet).
  
• تستخدم العديد من المتحكمات الدقيقة هذه التقنية لتوليد إشارات تحكم.
  
• يتم استخدامه في بيولوجيا الصور.
  
• يعمل كمحرك إلكتروني لدارات (LED).
  

ملاحظة: على الرغم من تمرير إشارة (PAM) عبر (LPF)، إلّا أنّها لا تستطيع استعادة الإشارة دون تشويه، ومن ثم لتجنب هذه الضوضاء يتم استخدم أخذ العينات المسطحة بهدف ظهور الإشارة (PAM) في الشكل سطحي.

أخذ العينات (sampling): هي العملية التي يمكن فيها تمثيل إشارة العينة في نبضات لا يمكن تغيير اتساع الإشارة بالنسبة للإشارة التناظرية، التي سيتم أخذ عينات منها تظل قمم السعة مسطحة وهذه العملية تبسط تصميم الدائرة.

تعديل وقت النبض – Pulse Time Modulation:

يكون للنبضات نفس السعة، ومع ذلك فإنّ إحدى خصائص التوقيت الخاصة بها تتناسب مع اتساع إشارة العينة ويمكن أن تكون هذه الخاصية المتغيرة إمّا التردد أو الموضع أو العرض.

مزايا تعديل وقت النبض – PTM:

• استهلاك منخفض للطاقة.
  
• تبلغ كفاءته حوالي 90 في المائة.
  
• تداخل الضوضاء أقل.
  
• قدرة معالجة عالية الطاقة.
  

عيوب تعديل وقت النبض – PTM:

• الدائرة تكون أكثر تعقيداً.
  
• يمكن رؤية طفرات الجهد.
  
• النظام مكلف لأنه يستخدم أجهزة أشباه الموصلات.
  
• ستكون خسائر التبديل أكثر بسبب ارتفاع تردد (PWM).
  

تطبيقات تعديل وقت النبض – PTM:

• تستخدم في أغراض الترميز في نظام الاتصالات.
  
  
• تستخدم للتحكم في السطوع في نظام الإضاءة الذكي.
  
• يساعد على منع ارتفاع درجة حرارة مصابيح (LED) مع الحفاظ على سطوعها.
  
• تستخدم في مكبرات الصوت والفيديو.
  

أنواع تعديل وقت النبضي – PTM:

1. تعديل عرض النبض – Pulse Width Modulation:

يُعرف تعديل عرض النبضة أيضاً باسم تعديل مدة النبضة (PDM)، يتنوع عرض النبضة بما يتناسب مع اتساع الإشارة ونظراً لأنّ العرض يتغير يمكن تقليل فقد الطاقة عند مقارنتها بإشارات (PAM).

2. تعديل موضع النبض – Pulse Position Modulation:

في هذا النوع من التعديل، يتم الحفاظ على ثبات كل من سعة النبضة وعرضها، لكن يتم تغيير موضع كل نبضة بالإشارة إلى نبضة معينة، هنا يتم إرسال نبضة واحدة مع العدد المطلوب من تغيرات الطور، لذلك يمكننا القول أنّ تعديل موضع النبضة هو مخطط تعديل تماثلي حيث يتم الحفاظ على ثبات اتساع النبضة وعرضها، بينما يتغير موضع النبضة فيما يتعلق بموضع النبضة المرجعية وفقاً للقيمة اللحظية لإشارة الرسالة.

يمكن الحصول على (PPM) من (PWM) حيث يتم ذلك عن طريق التخلص من أحدث وأجسام نبضات (PWM)، الميزة الرئيسية لتعديل موضع النبضة هي أنه يتطلب خرج قدرة ثابتاً للمرسل أمّا العيب الرئيسي هو أنه يعتمد على تزامن المرسل والمستقبل.

مزايا تعديل موضع النبض – PPM:

• التداخل ذو السعة الثابتة يكون أقل.
  
• يمكننا بسهولة فصل الإشارة عن الإشارة الصاخبة.
  
• تتمتع بأعلى كفاءة في استهلاك الطاقة.
  
• يتطلب طاقة أقل بالمقارنة مع تعديل سعة النبض.
  

عيوب تعديل موضع النبض – PPM:

• النظام معقد للغاية.
  
• يتطلب النظام مزيداً من النطاق الترددي.
  

تطبيقات تعديل موضع النبض – PPM:

• يتم استخدامه في نظام مراقبة الحركة الجوية وأنظمة الاتصالات.
  
• تستخدم السيارات والطائرات والقطارات التي يتم التحكم فيها عن بُعد تعديلات رمز النبض.
  
• يتم استخدامه لضغط البيانات وبالتالي يتم استخدامه للتخزين.
  

تعديل رمز النبض – Pulse Code Modulation:

يختلف هذا النوع من التعديل عن جميع التعديلات، إنّه نوع من التعديل الرقمي بحيث يتم أخذ عينات من الإشارات وإرسالها في شكل نبض، الميزة المشتركة مع التقنيات الأخرى هي أنّ تعديل شفرة النبض يستخدم أيضاً تقنية أخذ العينات بدلاً من إرسال قطار نبضي قادر على تغيير المعلمات باستمرار، ينتج هذا النوع من المولدات سلسلة من الأرقام يمثل كل رقم فيه الطول المناسب للعينة في لحظة معينة.

مزايا تعديل رمز النبض – PCM:

• تُستخدم بشكل رئيسي في الاتصالات البعيدة.
  
• كفاءة أكثر للمرسل.
  
• لديها مناعة أعلى ضد الضوضاء بالمقارنة مع الطرق الأخرى.
  

عيوب تعديل رمز النبض – PCM:

• يتطلب المزيد من عرض النطاق الترددي عند مقارنته بالأنظمة التماثلية.
  
• في هذه الطريقة، يجب إجراء تشفير وفك وتكميم الدائرة، وهذا يجعل الأمر أكثر تعقيداً.
  

تطبيقات تعديل رمز النبض – PCM:

• يتم استخدامه في نظام الإرسال عبر الأقمار الصناعية.
  
• كما أنها تستخدم في الاتصالات الفضائية.
  
• تستخدم في الاتصالات الهاتفية.
  
• أحد التطبيقات الحديثة هو القرص المضغوط.
  

تعديل دلتا – Delta Modulation:

في هذا النوع من التعديل، يكون معدل أخذ العينات مرتفعًا جداً، ويكون حجم الخطوات بعد التكميم ذو قيمة أصغر، في هذه الطريقة تصميم الكميات بسيط للغاية وهنا يمكن للمستخدم تصميم معدل البث.