ما هو التضمين النبضي Pulse Modulation
هو عبارة عن إرسال الإشارات على شكل نبضات كهربائية سواء كانت مربعة أو
مثلثة أو مسننة...الخ، والعوامل الأساسية للنبضة هي السعة والعرض والموقع.
يتكون التضمين النبضي التماثلي من ثلاثة أنواع هم تضمين اتساع النبضة وتضمين عرض النبضة و تضمين موقع النبضة.
تعتبر عملية تعديل أو تضمين سعة النبضات من أبسط أنواع التضمين النبضي التماثلي وأكثرها استخداما في الاتصالات الرقمية، حين تتغير سعة النبضة أو ارتفاعها وفقا لقيم النبضات التي تم الحصول عليها من بعد عملية أخذ العينات (Sampling) للإشارة التماثلية، بينما يبقى عرض النبضات ومواقعها ثابتة بدون تغيير.
إن الميزة الرئيسية لتضمين النبضة هو إمكانية إجراء عملية الدمج (Multiplexing) وذلك لأن النبضات تشغل حيزا زمنيا محددا مما يمكننا من إرسال نبضات تعود لإشارات أخرى في الفترات الزمنية الفارغة مما يسمح بالاستغلال الأمثل لوسط الاتصال (Transmission Media)، ولكن من عيوب تضمين اتساع النبضة أنه يحتاج إلى نطاق ترددي أعرض ولا يستطيع استعادة الإشارة دون تشويه.
التضمين النبضي التماثلي أو التناظري Analog Pulse Modulation
يتكون التضمين النبضي التماثلي من ثلاثة أنواع هم تضمين اتساع النبضة وتضمين عرض النبضة و تضمين موقع النبضة.
تضمين اتساع النبضة Pulse Amplitude Modulation :PAM
تضمين اتساع النبضة PAM |
تعتبر عملية تعديل أو تضمين سعة النبضات من أبسط أنواع التضمين النبضي التماثلي وأكثرها استخداما في الاتصالات الرقمية، حين تتغير سعة النبضة أو ارتفاعها وفقا لقيم النبضات التي تم الحصول عليها من بعد عملية أخذ العينات (Sampling) للإشارة التماثلية، بينما يبقى عرض النبضات ومواقعها ثابتة بدون تغيير.
إن الميزة الرئيسية لتضمين النبضة هو إمكانية إجراء عملية الدمج (Multiplexing) وذلك لأن النبضات تشغل حيزا زمنيا محددا مما يمكننا من إرسال نبضات تعود لإشارات أخرى في الفترات الزمنية الفارغة مما يسمح بالاستغلال الأمثل لوسط الاتصال (Transmission Media)، ولكن من عيوب تضمين اتساع النبضة أنه يحتاج إلى نطاق ترددي أعرض ولا يستطيع استعادة الإشارة دون تشويه.
أنواع تضمين اتساع النبضة
هناك نوعان من تضمين اتساع النبضة هما:
- تضمين اتساع منفرد القطبية: وفيه يتم إضافة انحياز ثابت للتيار المستمر إلى الإشارة لضمان أن تكون جميع النبضات موجبة.
- تضمين اتساع مزدوج القطبية: تكون النبضات فيه موجبة وسالبة.
مميزات وعيوب تضمين اتساع النبضة PAM
مزايا تضمين PAM
- كل من التعديل وإزالة التشكيل بسيطان.
- سهولة إنشاء دوائر الإرسال والاستقبال.
عيوب تضمين PAM
- مطلوب عرض نطاق ترددي كبير للإرسال.
- المزيد من الضوضاء.
- اختلاف السعة وبالتالي فإن الطاقة المطلوبة ستكون أكبر.
تطبيقات تضمين PAM
- يستخدم بشكل رئيسي في اتصالات.
- تستخدم العديد من وحدات التحكم الدقيقة هذه التقنية لتوليد إشارات التحكم.
- يتم استخدامه في علم الأحياء الضوئي.
- يعمل كمحرك إلكتروني لدوائر LED.
تضمين عرض النبضة Pulse Width Modulation :PWM
تضمين عرض النبضة PWM |
يتم في هذا النوع من التضمين يتغير عرض النبضة وفقا لقيمة الإشارة التماثلية المراد تحويلها، حيث يكون عرض النبضة أكبر ما يمكن عندما تكون الإشارة في أعلى قيمة والعرض أقل ما يمكن عندما تكون الإشارة في أدنى قيمة وفي جميع الحالات ارتفاع جميع النبضات (اتساع النبضة) ثابت ومواقعها الزمنية ثابتة أيضا.
ويتفادى هذا النوع العيوب السابق ذكرها لتضمين اتساع النبضة ولكن به عيوب وهى دائرته أكثر تعقيدا وكلفته عالية.
تضمين موقع النبضة Pulse Position Modulation :PPM
تضمين موقع النبضة PPM |
في هذا النوع من التضمين يتغير موقع النبضة وفقا لقيمة الإشارة التماثلية المراد تحويلها، حيث يكون موقع النبضة أبعد ما يمكن عن موقعها الأصلي عندما تكون الإشارة في أعلى قيمة وأقرب ما يمكن عن موقعها الأصلي عندما تكون الإشارة في أدنى قيمة وفي جميع الحالات يكون اتساع وعرض النبضة ثابتين، يمكننا اعتماد الموقع الأساسي للنبضة عند المنتصف أو عند بداية النبضة.
من مميزات تضمين موقع النبضة أنه تكون القدرة التي يتعامل معها ثابتة نظرا لثبات السعة والعرض ولكنه نظام أكثر تعقيدا.
مميزات وعيوب تضمين موقع النبضة PPM
مميزات تضمين PPM
- سعتها ثابتة تجعل تداخل الضوضاء يكون أقل.
- يمكننا بسهولة فصل الإشارة عن الإشارة المزعجة.
- من بين الأنواع الثلاثة، فهو يتمتع بأعلى كفاءة في استخدام الطاقة.
- يتطلب طاقة أقل بالمقارنة مع تعديل سعة النبض.
عيوب تضمين PPM
- النظام معقد للغاية.
- يتطلب النظام المزيد من النطاق الترددي.
تطبيقات تضمين PPM
- يتم استخدامه في نظام مراقبة الحركة الجوية وأنظمة الاتصالات.
- تستخدم السيارات والطائرات والقطارات التي يتم التحكم فيها عن بعد تعديلات رمز النبض.
- يتم استخدامه لضغط البيانات، وبالتالي يتم استخدامه للتخزين.
المصادر
Pulse-amplitude modulation -Analog Pulse Modulation-pulse modulation -المناهج الأردنية - المناهج السعودية