펄스 위치 변조(PPM)

샘플링된 변조 신호의 진폭에 따라 펄스 위치를 변경할 수 있는 변조 기술을 PPM(Pulse Position Modulation)이라고 합니다. 펄스의 진폭과 폭이 일정하게 유지되고 펄스의 위치만 변하는 또 다른 유형의 PTM입니다.

간단히 말해서, 펄스 변위는 메시지 신호의 샘플링된 값에 정비례합니다.

 

PPM 신호의 생성을 이해하려면 펄스 폭 변조(PWM 또는 PDM)를 이해해야 합니다.

 

1. 펄스 위치 변조의 기초

정보는 펄스 위치 변조에서 펄스의 다양한 위치로 전송됩니다.

PPM 파형 생성에 대한 기본 개념은 여기서 메시지 신호의 진폭이 증가함에 따라 펄스가 기준에 따라 이동한다는 것입니다.

 

PWM은 펄스의 다양한 폭으로 인해 전송 전력도 그에 따라 달라집니다. 그러나 PPM의 경우에는 펄스의 너비가 일정하게 유지되고 위치만 변경되기 때문에 그렇지 않습니다. 따라서 전송 전력은 변동을 나타내지 않습니다.

 

PPM 신호는 PWM 신호를 참조하여 생성됩니다. 따라서 PWM 신호의 트레일링 에지는 PPM 신호 펄스의 시작점 역할을 합니다.

 

 

 

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2. PPM 신호 생성을 위한 블록 다이어그램

PWM 신호를 사용하여 PPM 신호를 쉽게 생성할 수 있습니다. 따라서 여기에서는 비교기의 출력에서 PWM 신호가 이미 생성되었다고 가정하고 이제 PPM 신호를 생성해야 합니다.

 

아래 그림은 PPM 신호를 생성하기 위한 블록 다이어그램을 보여줍니다.

 

 

 

 

여기에서 우리는 먼저 PAM 신호가 생성되고 PWM 신호를 생성하기 위해 비교기에서 추가 처리되는 자세한 블록 다이어그램을 만들었습니다.

 

비교기의 출력은 단안정 다중진동기에 공급됩니다. 네거티브 에지가 트리거됩니다. 따라서 PWM 신호의 트레일링 에지를 사용하면 단안정의 출력이 높아집니다.

이것이 PPM 신호의 펄스가 PWM 신호의 트레일링 에지에서 시작하는 이유입니다.

 

 

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PPM의 경우 출력이 높아지는 지속 시간은 멀티바이브레이터의 RC 구성 요소에 따라 달라진다는 점에 유의해야 합니다. 이것이 PPM 신호의 경우 일정한 폭 펄스가 얻어지는 이유입니다.

 

변조 신호를 사용하면 PWM 신호의 트레일링 에지가 이동하므로 해당 이동에 따라 PPM 펄스가 해당 위치의 이동을 보여줍니다.

아래 그림은 PPM 신호의 파형 표현을 보여줍니다.

 

 

 

여기서 첫 번째 이미지는 변조 신호를 보여주고 두 번째 이미지는 반송파 신호를 보여줍니다. 다음은 마지막 이미지에 표시된 PPM 신호 생성에 대한 참조로 간주되는 PWM 신호를 보여줍니다.

 

위의 그림에서 볼 수 있듯이 PWM 펄스가 끝나는 지점과 PPM 펄스가 시작되는 지점이 일치하며 점선에서 명확하게 볼 수 있습니다.

 

 

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3. PPM 신호의 감지(복조)

아래 그림은 수신기에서 PPM 신호를 감지하기 위한 블록 다이어그램을 보여줍니다.

 

 

 

위의 그림에서 볼 수 있듯이 복조 회로는 펄스 발생기, SR 플립플롭, 기준 펄스 발생기 및 PWM 복조기로 구성됩니다.

변조 회로에서 전송되는 PPM 신호는 전송 중 노이즈에 의해 왜곡됩니다. 이 왜곡 된 PPM 신호는 복조기 회로에 도달합니다. 회로에 사용되는 펄스 발생기는 펄스 파형을 생성합니다. 이 파형은 SR 플립플롭의 리셋 핀(R)에 공급되는 고정 지속 시간입니다.

 

레퍼런스 펄스 발생기는 전송된 PPM 신호가 적용될 때 고정된 기간의 레퍼런스 펄스를 생성합니다. 이 기준 펄스는 플립플롭을 설정하는 데 사용됩니다.

이러한 설정 및 재설정 신호는 플립플롭의 출력에서 PWM 신호를 생성합니다. 그런 다음 이 PWM 신호는 원본 메시지 신호를 제공하기 위해 추가로 처리됩니다.

 

 

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4. 펄스 위치 변조의 장/단점

1) 장점

1. PWM과 마찬가지로 PPM도 PAM에 비해 더 나은 잡음 내성을 보여줍니다. 이는 정보 내용이 진폭이 아닌 펄스의 위치에 존재하기 때문입니다.
2. 펄스의 진폭과 너비가 일정하게 유지되기 때문입니다. 따라서 전송 전력도 일정하게 유지되며 변동을 보이지 않습니다.
3. 왜곡된 PPM에서 PPM 신호를 복구하는 것은 매우 쉽습니다.
4. PAM 및 PWM보다 노이즈로 인한 간섭이 작습니다. 

 

2) 단점

1. 수신기에서 신호를 적절하게 감지하려면 송신기와 수신기가 동기화되어야 합니다.
2. 대역폭 요구 사항이 큽니다.

 

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5. 펄스 위치 변조의 응용

이 기술은 광 통신 시스템, 무선 제어 및 군사 응용 분야에 사용됩니다.