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脉冲幅度调制

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PAM调制原理:(1)原始信号,(2)PAM脉冲信号,(a)信号幅度,(b)时间
PAM调制原理:(1)原始信号,(2)PAM脉冲信号,(a)信号幅度,(b)时间

脉冲幅度调制(英语:Pulse-amplitude modulation,简称PAM)是一种信号调制的方式,是将一连串的模拟信号用脉冲信号取样调制,借此将原始信号之幅度截取出来的调制方法。这是一种模拟脉冲调制的方法,其原始信号承载于一串行之脉冲载波,载波间的时间间隔是固定的,而脉冲载波上数值的大小则依据原始信号的幅度而定。解调的运行方式为侦测各脉冲载波上之幅度大小再加以还原。

类型

脉冲幅度调制有两种主要的类型:

  1. 单极性PAM:将一个合适之DC偏压加到信号之中,以确保所有的脉冲数值皆为正的。
  2. 双极性PAM:在此信号串行中脉冲信号之数值皆有可能是正的或是负的。

脉冲幅度调制被广泛的应用于数字信号发送上之信号调制,但是非基本频率上的应用已经有相当大的比例被脉冲编码调制取代,并且最近也逐渐被脉冲位置调制取代。

理论上,在模拟脉冲幅度调制上可能之脉冲幅度等级数量为无上限的。而数字脉冲幅度调制上脉冲幅度等级数量则减少至2的次方个。例如,在4-level的PAM上有2的2次方个可能的离散脉冲幅度;在8-level的PAM上则有2的3次方个可能的离散脉冲幅度;并且在16-level的PAM上有2的4次方个可能的离散脉冲幅度。

应用

以太网

一些以太网通信标准的版本就是使用PAM的例子。像是100BASE-TX与BroadR-Reach Ethernet标准使用三级脉冲幅度调制(PAM-3),吉比特以太网吉比特以太网则使用五级脉冲幅度调制[1] (PAM-5),而10吉位元以太网是用汤姆林森-原岛脉冲幅度调制的预编码(THP)版本的脉冲幅度调制,使用的级别为离散十六级(PAM-16),被称之为DSQ128的二维棋盘样式编码。

光合生物学

脉冲幅度调制的概念也可用于光合作用的研究,使用专用的荧光光度测量仪器来检测类囊体膜中补光单位内荧光上升和衰减的动力与趋势,从而研究在不同环境条件下的光合系统的各种状态。 [2]

电力驱动的LED照明

脉冲幅度调制也已经被发展来控制发光二极管,特别是照明的应用[3]。使用脉冲幅度调制技术为基础的LED驱动系统相对于其他一般的系统能提供更好的电力使用效率,像是利用脉冲带宽调制来控制电流进入LED的多寡,进而控制LED的发光强度,用以提升电力的使用效率。

以脉冲幅度调制为基础的的LED驱动系统可以同步多个LED间的脉冲,让亮度与颜色能够完美的结合。由于LED可以于极短时间内闪烁,因此可以自然的继承脉冲幅度调制快速开关的特性。在无线通信上也利用了此特性,将LED快速的闪烁以高速发送资料,目前光通信正蓬勃发展中。

数字电视

北美洲的高级电视系统委员会绝大部分利用脉冲幅度调制来广播数字电视的信号。此项系统被称之为8VSB,是以3-level的脉冲幅度调制为基础设计的,类似100BASE-TX技术。但是除此之外还运用了其他额外的技术来抑制旁频带的能量,借此提升有限带宽下的使用效益。在国际电视系统会议(NTSC)中定义的模拟标准中,单一个传输通道的带宽是6MHz,而8VSB在此带宽中可以达到32Mbit/s的物理传输速率,扣调试误更正码与其他信令之后,资料的传输速率可达19.39 Mbit/s。

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参考资料

  1. ^ George Schroeder. What PAM5 means to you. EDN. 2003-04-01 [2015-03-02]. 
  2. ^ Schreiber, Ulrich. Pulse-Amplitude-Modulation (PAM) Fluorometry and Saturation Pulse Method: An Overview. Dordrecht: Springer Netherlands. 2004: 279–319 [2015-02-02]. ISBN 978-1-4020-3217-2. 
  3. ^ im Whitaker (January 2006). “Closed-loop electronic controllers drive LED systems”. LED Lights[永久失效链接] Magazine. Retrieved 2015-03-02.
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