تعديل سعة النبضة

يوجد نوعان من تعديل سعة النبضة:

• في تقنية تعديل السعة النبضية أحادية القطبية ، تتم إضافة انحياز تيار مستمر ثابت مناسب إلى الإشارة لضمان أن تكون جميع النبضات موجبة.
• في نظام PAM ثنائي القطبية ، تكون النبضات موجبة وسالبة.

يستخدم تعديل سعة النبضة على نطاق واسع في تعديل نقل الإشارة للبيانات الرقمية، حيث تم استبدال تطبيقات النطاق غير الأساسي إلى حد كبير بتعديل رمز النبضة ، ومؤخراً بتعديل موضع النبضة .

عدد سعات النبضات الممكنة في تقنية تعديل سعة النبضة التناظرية (PAM) لا نهائي نظريًا. أما تقنية تعديل سعة النبضة الرقمية (PAM) فتقلل عدد سعات النبضات إلى عدد طبيعي لا يقل عن 3 (إذ تُعتبر PAM-2 إشارة ثنائية بسيطة، ولا تُصنف عادةً ضمن تقنية PAM). ومن الخيارات الشائعة لعدد السعات: 3، 4، 5، 8، 16.

تُعد بعض إصدارات معيار اتصال الإيثرنت مثالاً على استخدام PAM.

• يستخدم معيار 100BASE-T4 ومعيار BroadR-Reach Ethernet تعديل PAM ثلاثي المستويات (PAM-3).
• تستخدم تقنية إيثرنت جيجابت 1000BASE-T تعديل PAM-5 خماسي المستويات. ^{[ 1 ] [ أ ]}
• تستخدم تقنية 10GBASE-T ( 10 جيجابت إيثرنت) نسخةً مُشفّرة مسبقًا من توملينسون-هاراشيما (THP) لتعديل سعة النبضة (PAM-16) مع 16 مستوى منفصل. يوفر التشفير المسبق THP مقاومةً للتشويش. يتم تفسير رمزين متتاليين مُشفّرين بتقنية PAM-16 وفقًا لنمط رقعة الشطرنج ثنائي الأبعاد المعروف باسم DSQ128، حيث يتم اختيار 128 من أصل 256 تركيبة ممكنة لزيادة "المسافة" بينهما إلى أقصى حد (مرة أخرى لمقاومة التشويش). يوفر هذا نفس نسبة الإشارة إلى التشويش (SNR) لتقنية PAM-8 مع زيادة معدل نقل ^{البيانات} بمقدار 7/6 . ^[ 2 ^]
• تستخدم تقنية إيثرنت بسرعة 25 جيجابت وبعض أنواع إيثرنت النحاسية بسرعة 100 جيجابت و 200 جيجابت تقنية تعديل PAM-4.
• يستخدم إيثرنت 100 جيجابت مع لامدا واحد على الألياف الضوئية أحادية الوضع تعديل PAM-4 ^{[ 3 ]} .

يستخدم USB4  الإصدار 2.0 إشارة PAM-3 لنقل البيانات بسرعة 80 جيجابت في الثانية (USB4 Gen 4×2) و120  جيجابت في الثانية (USB4 Gen 4 Asymmetric)، حيث يتم نقل 3 بتات لكل دورتي ساعة. ^{[ 4 ]} ويستخدم Thunderbolt 5 نفس الطبقة الفيزيائية (PHY). ^{[ 5 ]}

تستخدم ذاكرة GDDR6X ، التي طورتها شركتا Micron ^{[ 6 ]} وNvidia، والتي استُخدمت لأول مرة في بطاقات الرسومات Nvidia RTX 3080 و3090 ، تقنية PAM-4 لنقل بتين لكل دورة ساعة دون الحاجة إلى ترددات أعلى أو قناتين أو مسارين مع أجهزة إرسال واستقبال مرتبطة بهما، مما قد يزيد من استهلاك الطاقة أو المساحة والتكلفة. تتطلب الترددات الأعلى نطاقًا تردديًا أوسع، وهو ما يمثل مشكلة كبيرة عند تجاوز 28  جيجاهرتز عند محاولة الإرسال عبر الأسلاك النحاسية. تُعدّ تقنية PAM-4 أكثر تكلفةً من تقنية NRZ (غير العائد إلى الصفر، PAM-2) السابقة، ويعود ذلك جزئيًا إلى أنها تتطلب مساحة أكبر في الدوائر المتكاملة، كما أنها أكثر عرضةً لمشاكل نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR). ^{[ 7 ] [ 8 ]}

تستخدم ذاكرة GDDR7 تقنية PAM-3 للإشارات لتحقيق سرعات تصل إلى 36  جيجابت في الثانية لكل طرف توصيل. ويؤدي معدل نقل البيانات الأعلى لكل دورة، مقارنةً بتقنية NRZ/PAM-2 المستخدمة في ذاكرة GDDR6 والأجيال السابقة، إلى تحسين كفاءة الطاقة وسلامة الإشارة. ^{[ 9 ]} وبالمقارنة مع تقنية PAM-4 (GDDR6X)، فإنها أقل صرامةً فيما يتعلق بمعدات التصنيع. ^{[ 10 ]}

أدخلت تقنية PCI Express 6.0 استخدام PAM-4. ^{[ 11 ]}

تستخدم معايير لجنة أنظمة التلفزيون المتقدمة لأمريكا الشمالية (NTSC) للتلفزيون الرقمي شكلاً من أشكال تعديل السعة النبضية (PAM) لبث البيانات التي تُشكل إشارة التلفزيون. يعتمد هذا النظام، المعروف باسم 8VSB ، على تعديل السعة النبضية ذي ثمانية مستويات. ^{[ 12 ]} ويستخدم معالجة إضافية لكبح أحد النطاقات الجانبية ، وبالتالي تحقيق استخدام أكثر كفاءة لعرض النطاق الترددي المحدود . باستخدام تخصيص قناة واحدة بعرض 6 ميجاهرتز، كما هو مُحدد في معيار NTSC  التناظري السابق ، يُمكن لـ 8VSB نقل 32 ميجابت/ثانية. بعد احتساب رموز تصحيح الأخطاء والبيانات الإضافية الأخرى، يبلغ معدل نقل البيانات في الإشارة 19.39 ميجابت/ثانية.  

يُستخدم هذا المفهوم أيضًا لدراسة عملية التمثيل الضوئي باستخدام جهاز متخصص يعتمد على قياس طيفي فلوري لحركية ارتفاع وانخفاض الفلورة في هوائيات حصاد الضوء لأغشية الثايلاكويد ، مما يسمح بدراسة جوانب مختلفة من حالة الأنظمة الضوئية في ظل ظروف بيئية متنوعة. ^{[ 13 ]} وعلى عكس قياسات فلورة الكلوروفيل التقليدية التي تعتمد على التكيف مع الظلام ، تتيح أجهزة قياس سعة النبضة الفلورية القياس في ظروف الإضاءة المحيطة، مما يجعل القياسات أكثر تنوعًا بشكل ملحوظ. ^{[ 14 ]}

تم تطوير تقنية تعديل سعة النبضة للتحكم في الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs)، وخاصةً لتطبيقات الإضاءة. ^{[ 15 ]} توفر مشغلات LED القائمة على تقنية PAM كفاءة طاقة محسّنة مقارنةً بالأنظمة القائمة على تقنيات تعديل المشغلات الشائعة الأخرى، مثل تعديل عرض النبضة (PWM)، حيث يتناسب التيار الأمامي المار عبر LED مع شدة خرج الضوء، وتزداد كفاءة LED بانخفاض التيار الأمامي.

تستطيع مشغلات LED بتقنية تعديل سعة النبضة مزامنة النبضات عبر قنوات LED متعددة لتحقيق تطابق مثالي للألوان. وبفضل طبيعة هذه التقنية وسرعة التبديل العالية لمصابيح LED، يُمكن استخدام إضاءة LED كوسيلة لنقل البيانات لاسلكيًا بسرعات عالية.