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脉冲频率调制(PFM)方式具有调频特性,可望有较高的传输信噪比,而且信号的脉冲形式便于中继传输、再生整形, 因而既可放宽对系统线性的容限要求, 又可获得较好的抗干扰能力。脉冲频率调制(PFM)以传输性能远优于基带直接光强调制及成本远低于脉冲编码调制而在光纤通信中得到广泛的应用。
脉冲频率调制:英文全称为Pulse frequency modulation,其缩写为PFM。一种脉冲调制技术,调制信号的频率随输入信号幅值而变化,其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号,因此,PFM也叫做方波FM。
就DC-DC变换器而言目前业界PFM只有Single Phase,且以Ripple Mode的模式来实现,故需求输出端的Ripple较大。没有负向电感电流,故可提高轻载效率。由于是看输出Ripple,所以Transient很好,在做Dynamic的时候没有under-shoot。
脉冲频率调制(PFM)之所以应用没有脉冲宽度调制(PWM)多最主要的一个原因就是脉冲宽度调制(PWM)控制方法实现起来容易,脉冲频率调制(PFM)控制方法实现起来不太容易。
脉冲频率调制优点
脉冲频率调制(PFM)相比较脉冲宽度调制(PWM)主要优点在于效率:
1、对于外围电路一样的脉冲频率调制(PFM)和脉冲宽度调制(PWM)而言,其峰值效率PFM与PWM相当,但在峰值效率以前,脉冲频率调制(PFM)的效率远远高于脉冲宽度调制(PWM)的效率,这是脉冲频率调制(PFM)的主要优势。
2、脉冲宽度调制(PWM)由于误差放大器的影响,回路增益及响应速度受到限制,脉冲频率调制(PFM)具有较快的响应速度。
脉冲频率调制缺点
脉冲频率调制(PFM)相比较脉冲宽度调制(PWM)主要缺点在于滤波困难
1、滤波困难(谐波频谱太宽)。
2、峰值效率以前,脉冲频率调制(PFM)的频率低于脉冲宽度调制(PWM)的频率,会造成输出纹波比脉冲宽度调制(PWM)偏大。
3、脉冲频率调制(PFM)控制相比脉冲宽度调制(PWM)控制 IC 价格要贵。
脉冲频率调制(PFM)之所以应用没有脉冲宽度调制(PWM)多最主要的一个原因就是脉冲宽度调制(PWM)控制方法实现起来容易,脉冲频率调制(PFM)控制方法实现起来不太容易。 脉冲频率调制(PFM)相比...
频率:在1秒内完成周期性变化的次数叫做频率1秒10次 频率=10HZ
每台编码器的规格指标中,都有标明 分辨率是多少。 单位是 线/圈; 假设是 1024线/圈,那么就意味着 编码器每转一圈,就将送出1024个A相和1024个B相的脉冲。 这时就看你的脉...
相参脉冲信号频率估计的CRLB与信噪比阀值
在基于差分Doppler技术的高精度单站无源定位中,辐射源频率(或其变化率)的高精度测量对定位是十分重要的。文章研究了相参脉冲信号频率估计的CRLB界,并推导了ML算法的简化估计方差公式,根据此简化的估计方差公式可以容易的得到相参脉冲信号频率估计的信噪比阀值。计算机仿真证明了理论分析的正确性。
二次谐波频率分辨光学开关法测量双脉冲的振幅和相位
介绍了二次谐波型(SHG)频率分辨光学开关法(FROG)测量双脉冲的实验系统.对实验系统中双脉冲的SHG-FROG光谱图,利用矩阵的方法进行了数值模拟,并用基于矩阵的主元素广义投影算法(PCGPA)从数值模拟的SHG-FROG光谱图中恢复了双脉冲的振幅和相位,误差达到收敛的标准(G<1-0 4).
脉冲频率调制传输方式是目前模拟视频光纤传输方式中传输质量最高的方式之一,其原理是调制脉冲重复频率随信号幅度大小呈线性变化,而脉宽保持不变。PFM 是信号光强度调制前的一种预处理过程,信号经过脉冲调制后,频谱会变宽,并以此可以换取传输质量的提高。而PFM 处理带来的传输带宽的增加,对于带宽极宽的光纤来说并不存在什么问题,而且由于光源的非线性对系统的影响不大,故光调制深度可以增加,进一步提高系统的信噪比。
通过脉冲频率调制可实现单路视频传输,多路视频传输,视频/数据传输。下面对几种方案做简要描述。
单路视频传输系统工作原理如图1,在发射端基带视频信号经过预加重,进行PFM 调制,然后去调制激光器。而在接收端通过PIN 管将光信号转化成电信号,经过PFM 解调恢复出视频信号。
图1 单路视频传输系统原理图
视频信号经过PFM 后,频谱呈第一类贝塞尔函数分布,频谱中含有无穷多个频率分量,但功率谱主要集中在载波和低次谐波分量上,高次边频分量可略去不计,因此PFM 信号可近似认为具有有限频谱。基带视频信号的带宽为8MHz,经过PFM 调制后,信号带宽可限定在30 MHz以上而不会明显影响PFM 性能。
不同于基带视频信号直接光强度调制方式,该系统对发光器件没有特殊要求,可以根据实际工程需要选用不同的发光器件。如多模850nm 波长LED 满足4 公里以内应用,单模1310nm波长LD 满足30 公里以内应用,单模1550nm 波长DFB 激光器满足100 公里以内应用。无论是多模LED,还是单模LD,系统都具有良好的性能。批量测试结果表明,系统经过光纤传输后,系统主要指标为:加权信噪比为60dB,微分增益为3%,微分相位为3°。
由于PFM 信号解调输出噪声功率谱密度和调频信号解调输出噪声功率谱密度一样,呈三角形噪声特性,造成高频端噪声大而低频端噪声小的现象。为了克服这种现象,在设计中往往采用预加重和去加重电路。预加重使视频信号在频率上人为地加以预倾斜,使高频端升高,低频端压低。在接收端解调时,由于信号高频端电平提升而使解调信噪比有所提高,而低频端则有所降低,从而均衡了带内信噪比的分布。另外,预加重对低频成分起着压缩作用,也压缩了亮度信号的动态范围,从而降低了微分增益和微分相位的失真。
通过将多路视频分别调制于不同的频率范围,然后进行频分复用,可以在单根光纤中实现多路视频传输。其发射部分原理框图如图2,接收部分原理是发射部分的逆过程。
从理论上讲,光纤和光器件的带宽极大,完全满足8 路以上多路视频频分复用的带宽要求。但实际上由于目前采用的分立元件,特别是高频电容和电感的精密度和稳定性不够,使得PFM中心频率的稳定性不好,中心频率会随时间和温度漂移,加上带通滤波器的特性也会随温度变化,给多路视频复用带来很多不稳定因素。所以目前较为成熟的也只是四路图象的频分复用。
用数字序列调制脉冲载波的幅度。可得到脉冲幅度调制信号PAM(Pulse Amplitude Modulation )。是属于数字脉冲调制的一种,其他两种是:PPM(Pulse Position Modulation),调制脉冲载波的位置;PWM(Pulse Width Modulation),调制脉冲载波的宽度。
PAM调制即是脉冲幅度调制。所谓脉冲振幅调制,即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由脉冲激脉冲组成的,根据抽样定理,就可以把信号复原,就是脉冲振幅调制的原理。用调制信号控制脉冲序列的幅度,使脉冲幅度在其平均值上下随调制信号的瞬时值变化。
从调制脉冲的极性看,PWM又可分为单极性与双极性控制模式两种 。产生单极性PWM模式的基本原理如图6.2所示。首先由同极性的三角波载波信号ut。与调制信号ur,比较(图6.2中(a)),产生单极性的PWM脉冲(图6.2中(b));然后将单极性的PWM脉冲信号与图6.2中(c)所示的倒相信号UI相乘,从而得到正负半波对称的PWM脉冲信号Ud,如图6.2中(d)所示。
双极性PWM控制模式采用的是正负交变的双极性三角载波ut与调制波ur,如图6.3所示,可通过ut与ur,的比较直接得到双极性的PWM脉冲,而不需要倒相电路。
除以上两种从原理不同的角度,对调制方法进行的分类外,近些年采用芯片直接进行脉宽调制的方式被更多的用户所接受。信号调理领域经常需要面对模拟量信号的传输、采集、控制等问题,传统的信号链电路包括模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、运算放大器(OpAmp)、比较器(Comparator)等等,它们扮演着模拟信号处理的主要角色。信号链芯片的功能基础而强大,经过精心的设计后能形成多种多样优秀的信号处理电路,但即便如此,在很多应用领域,依然存在瓶颈和制约,无法达到理想的电路性能和指标。所以在信号链领域渴望出现更多创新的模拟电路处理技术和芯片产品。一种新型的模拟信号处理专用芯片,它实现了模拟信号向PWM信号高精度转换功能,我们称它为APC(Analogue to PWM Convertor)。