الترنيم النبضيّ

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

يمكننا أن نُرنِّمَ إشارةَ اتّصالاتٍ عبر تغييرِ مظهرٍ ما لدفقٍ من نبضات الإشارة.

يُبيّن الشكلُ 9-13 أنواعاً مختلفةً للترنيم النبضي بشكل منحنيات بيانية للمطال بمقابل الزمن.

يبدو شكلُ الموجة الُمرنِّم في كلّ حالة كمنحنٍ مُنقَّط، بينما تبدو النبضاتُ كقضبان رماديّة شاقوليّة.

 

– الترنيم بمطال النبضة

تتغيّر في الترنيم بمطال النبضة (PAM) شدّةُ كلّ نبضة منفردة تبعاً للمطال الآني للشكل الموجي المُرنِّم. يُشبه الترنيمُ PAM بهذا المعنى ترنيمَ AM.

يُبيِّن الشكلُ 9-13A إشارةَ PAM افتراضيّةً . من الناحية الطبيعية، يزداد مطالُ النبضة مع ازدياد مستوى الإشارة المُرنِّمة الآنيّ (PAM موجب)، ولكننا نستطيعُ قلبَ هذه العلاقة بحيث تُنتِج المستوياتُ الصوتيّة الأعلى مطالاتٍ نبضيّةً أخفض (PAM سالب).

في تلك الحالة، تكون نبضاتُ الإشارةِ أشدَّ ما يمكن عندما لا توجد إشارةُ دخلٍ صوتيّة. ينبغي أن "تعملَ بهمّة أكبر" مراحِلُ التردّد الراديوي RF في المُرسِل لإنتاج PAM سالبٍ مقارنةً مع عملها عندما تولِّد PAM موجباً.

 

– الترنيم بعرض النبضة

نستطيع تغييرَ خرجِ مُرسِلٍ بتردّد راديوي RF عبر تغيير عرض (فترة) النبضات للحصول على ترنيمٍ بعرض النبضة (PWM)، يُعرَف أيضاً باسم الترنيم بمدّة النبضة (PDM)، كما يُبيِّن الشكل 9-13B. من الناحية الطبيعيّة، يزداد عرضُ النبضة مع ازدياد مستوى الإشارة المُرنِّمة الآني (PWM موجب)، ولكن يمكننا قلبُ ذلك (PWM سالب).

ينبغي على المُرسِل أن "يعمل بهمّة أكبر" لتحقيق الـ PWM السالب ممّا يعمله عند توليد PWM موجب. يبقى مطالُ النبضة في الحالتَين ثابتاً. 

 

– الترنيم بمجال النبضة

حتى ولو كان لجميع النبضات المطالُ نفسُه والفترةُ الزمنية نفسُها، فإننا نستطيع الحصولَ على ترنيم نبضيّ عبر تغيير عدد مرّات حدوث هذه النبضات.

نُرسِل النبضاتِ في الـ PAM وفي الـ PWM دوماً عند نفس الفترات الزمنية -المعروفة باسم مجال الاعتيان (أخذ العيّنات)-، ولكن في الترنيم بمجال النبضة (PIM) يمكن للنبضات أن تَحدُث بشكلٍ أكبرَ أو أصغرَ تواتراً مقارنةً مع تواتر حدوثها تحت شروط غياب الترنيم.

يبيّن الشكل 9-13C إشارةَ PIM افتراضيّةً، حيث لكلّ نبضة نفسُ المطال والمدة الزمنية، ولكن المجال الزمني الفاصل بين النبضات يتغيّر. عندما لا توجد إشارةُ ترنيم فإن النبضات تبزغ من المُرسِل متوزّعةً بالتّساوي بالنسبة للزمن.

يمكن للزيادة في مطال المُعطيات الآنيّة أن تتسبّب بإرسال النبضات بشكلٍ أكثر تواتراً، كما في حالة الشكل 9-13C (PIM موجب). وبشكلٍ بديلٍ، يمكن لزيادة مستوى المُعطيات الآنيّة أن تُبطِّئ السرعةَ التي تظهر بها النبضات (PIM سالب).

 

– الترنيم برِماز النبضة

تستخدم غالبيةُ مُرسِلاتِ المعطيات في أيّامنا الحاليّة أنماطاً رقميّةً توجَد فيها المُعطياتُ المُرنِّمةُ ضمن بضع حالاتٍ مُعرَّفةٍ لا غير. يؤمِّن الإرسال الرقمي فعاليةً أفضل من الإرسال التماثلي حيث تتغيّر المُعطَيةُ المُرنِّمة بشمل مستمرّ (فتبلغ نظريّاً عدداً لا نهائيّاً من الحالات).

تسمح الاتّصالاتُ الرقمية بالحصول على قيمةٍ مُحسَّنةٍ لـنسبة الإشارة إلى الضجيج (S/N)، وعلى عرض حزمةٍ أكثر ضيقاً للإشارة، وعلى دقّة أفضل، ووثوقيّةٍ أعلى بالمقارنة مع الأنماط التماثليّة التي تنقل المعلومات نفسها بالسرعة نفسها.

يمكن لأيٍّ من المظاهِر الموصوفة أعلاه – السعة والعرض والفترة الزمنية- لمتتالية نبضاتٍ أو قطار نبضات (Pulse Train) أن يتغيّر في الترنيم برِماز النبضة PCM. ولكن عوضاً عن وجود عددٍ لا نهائي من الحالات الممكنة، فإنه يمكن للإشارة أن تكون في بضعَ حالاتٍ فقط.

يساوي عددُ الحالات عادةً قوّةً ما لـ 2 – مثل 2² (4 حالات)، 2³ (8 حالات)، أو 2⁴ (16 حالة)، أو 2⁵ (32 حالة)، أو 2⁶ (64 حالة) – وهكذا.

عندما نزيد عددَ مستويات الإشارة الممكنة فإن الدقة الإجمالية وسرعة إرسال المعطيات تتحسّنان، ولكن الإشارة تتعقّد أكثر وتشغل عرضَ حزمةٍ أكبر. يقّدم الشكل 9-13D مثالاً لـ PCM بثمانية مستويات. 

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]