Modulazioni impulsive PAM - PCM - PPM - PWM
Si chiamano "modulazioni impulsive", quel tipo di modulazioni in cui la portante è costituita da un treno di impulsi e la modulante è di tipo analogico.
Oggi sono poco usate perché in molte applicazioni sono state superate dalla tecnica PCM.
Si suddividono in:
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PAM (Pulse Amplitude Modulation = modulazione ad ampiezza di impulsi)
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PWM (Pulse Width Modulation = modulazione a larghezza di impulsi)
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PPM (Pulse Position Modulation = modulazione a posizione di impulsi)
La modulazione di ampiezza di impulso, anche detta PAM (acronimo dell'inglese pulse-amplitude modulation), è un tipo di modulazione impulsiva in cui l'informazione è codificata nell'ampiezza di una serie di impulsi.
La modulazione ad ampiezza di impulso utilizza una quantità di banda molto larga rispetto alle altre modulazioni, come quelle a modulazione di frequenza. Infatti il segnale modulato, avente molti fronti di salita ripidi, è composto da infinite sinusoidi a frequenza sempre più alta secondo le leggi della Serie di Fourier. Lo svantaggio principale di questa modulazione è la ridotta immunità ai disturbi. Anche modesti disturbi possono compromettere l'integrità del segnale.
La modulazione di ampiezza di impulso è ormai poco usata nelle trasmissioni radio, superata dalla modulazione di larghezza di impulso, ma nelle comunicazioni via cavo viene ancora molto utilizzata. Per esempio si consideri che i vari standard ethernet utilizzano la PAM per trasmettere le informazioni.
La modulazione di larghezza di impulso (o PWM, acronimo del corrispettivo inglese pulse-width modulation), è un tipo di modulazione digitale che permette di ottenere una tensione media variabile dipendente dal rapporto tra la durata dell'impulso positivo e di quello negativo, allo stesso modo è utilizzato per protocolli di comunicazione in cui l'informazione è codificata sotto forma di durata nel tempo di ciascun impulso. Grazie ai moderni microcontrollori è possibile attivare o inattivare un interruttore ad alta frequenza e allo stesso modo rilevare lo stato e il periodo di un impulso.
La durata di ciascun impulso può essere espressa in rapporto al periodo tra due impulsi successivi, implicando il concetto di ciclo di lavoro. Un ciclo di lavoro utile pari a 0% indica un impulso di durata nulla, in pratica assenza di segnale, mentre un valore del 100% indica che l'impulso termina nel momento in cui inizia il successivo.
La modulazione a larghezza di impulso è largamente utilizzata anche per regolare la potenza elettrica inviata ad un carico, per esempio negli inverter, per regolare la velocità dei motori in corrente continua e per variare la luminosità delle lampadine. Negli alimentatori elettronici, negli inverter e nei gruppi di continuità la modulazione può essere regolata in funzione della tensione in uscita, in modo da introdurre una retroazione che stabilizza la tensione al variare della tensione di ingresso. Anche una recente classe di amplificatori audio, detta "classe D", sfrutta il principio della modulazione PWM. Una corrente è modulata in funzione del segnale audio in ingresso e quindi inviata agli altoparlanti attraverso una rete di filtraggio che elimina la componente ad alta frequenza e ricostruisce il segnale sonoro. Questi amplificatori hanno un'ottima efficienza e un peso e ingombro limitati anche per potenze di uscita elevate.
La "pulse position Modulation" o PPM, è un tipo di modulazione impulsiva in cui l'informazione è codificata dalla posizione dell'impulso di una determinata durata all'interno del periodo di campionamento della modulazione e in relazione al suo contenuto informativo. In effetti la PPM è una modulazione di fase per l'impulso che mantiene invece costanti l'ampiezza e la larghezza.
Questo tipo di modulazione permettere o la divisione del canale in slot temporali (canali) oppure permette di mandare un messaggio codificato nel tempo.
Gli impulsi di ampiezza e durata costante modulati con la PPM iniziano all'istante di tempo in cui hanno termine gli impulsi della modulante PWM. Per consentire il “sincronismo” fra trasmettitore e ricevitore, con questo tipo di modulazione è necessario trasferire, insieme al segnale modulato, anche un "impulso di riferimento" (segnale di clock), rispetto al quale sia possibile valutare, all’atto della ricezione, la posizione esatta dell’impulso modulato. Ciò limita l’impiego di questo tipo di modulazione.
Caratteristiche:
-Lo spettro del segnale modulato PPM risulta molto esteso.
-La modulazione PPM è insensibile al rumore e ai disturbi.
La PCM
In elettronica e telecomunicazioni la pulse-code modulation (letteralmente "modulazione codificata di impulsi"), in acronimo PCM, è un metodo di rappresentazione digitale di un segnale analogico. Il metodo utilizza un campionamento dell'ascissa del segnale a intervalli regolari; i valori letti vengono poi quantizzati in ordinata ed infine digitalizzati (in genere codificati in forma binaria). La PCM è ampiamente utilizzata nei sistemi di telefonia, ma si basano su questo principio anche molti standard video, come l'ITU-R BT.601. Poiché la PCM pura richiede un bitrate molto elevato, gli standard video di consumo come DVD o DVR sono basati su sue varianti che fanno uso di tecniche di compressione. Molto frequentemente, la codifica PCM viene impiegata per facilitare le trasmissioni digitali in forma seriale.
Intorno agli anni quaranta nacque l’esigenza di aumentare il numero di collegamenti telefonici interurbani.
Questa esigenza però si scontrava con la grande complicazione e il considerevole costo di impianto di grandi fasci di conduttori, ingombranti e difficili da connettere.
Si pensò allora a multiplare un gran numero di collegamenti telefonici su un solo cavo coassiale.
Esisteva già a quell’epoca una tecnica per risolvere questo problema e si chiamava FDM (Frequency Division Multiplexing = multiplex a divisione di frequenza), ma presentava alcuni difetti e limitazioni.
Nacque allora la più moderna TDM (Time Division Multiplexing = multiplex a divisione di tempo) e si tentò di realizzarla per mezzo delle tecniche già descritte impulsive PAM, PWM, PPM, che però costituirono solo una fase di passaggio, in quanto furono tutte presto superate dalla modulazione codificata PCM (Pulse Code Modulation = modulazione codificata ad impulsi).
Esiste oggi un PCM Americano, un PCM Europeo, un PCM giapponese, ecc...
Questo rappresentato sotto è uno schema del PCM telefonico europeo a 32 canali.
La PCM si applica ai canali telefonici e, il tipo europeo, consente di far transitare su un solo cavo coassiale 32 telefonate contemporaneamente, senza, naturalmente che interferiscano fra loro e indirizzarle, in ricezione ciascuna all’utente richiesto come schematizzato nella figura di sopra.
Dei 32 canali multiplexati, 30 sono canali vocali e 2 sono canali di servizio.
Fonti:
it.wikipedia.org/wiki/Pulse-amplitude_modulation
it.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation
it.wikipedia.org/wiki/Pulse-position_modulation
it.wikipedia.org/wiki/Pulse-code_modulation
www.ilmondodelletelecomunicazioni.it/argomento.php?id_le...
www.ilmondodelletelecomunicazioni.it/argomento.php?id_lezione=22&id_capi...