विद्युत् स्पंद तंत्रे : अनेक प्रकारच्या इलेक्ट्रॉनीय नियंत्रक प्रणाली,संदेशवहन प्रणाली व काही इलेक्ट्रॉनीय उपकरणे (सामग्री) यांच्यामध्ये ‘ज्या-वक्रतरंगा’पेक्षा वेगळा तरंगाकार असलेल्या विद्युत् संकेतांचा वापर करतात. [त्रिकोणमितीतील ‘ज्या’ गुणोत्तराच्या वक्राच्या आकारसारख्या तरंगांना ‘ज्या-वक्र तरंग’ म्हणतात ⟶ तरंग गतित्रिकोणमिती]. अशा प्रकारच्या प्रणालीत मुख्यतःविद्युत् स्पंदांचा (संकेतांचा) उपयोग करताना. या विद्युत् स्पंदांची निर्मिती व त्यांचे विवर्धन करण्याच्या पध्दती [⟶ इलेक्ट्रॉनीय विवर्धक] तसेच त्यांचा अन्य प्रणालींत उपयोग करण्याच्या पध्दती यांचा विद्युत् स्पंद तंत्रांमध्ये समावेश होतो. विद्युत् स्पंद तंत्र हे संदेशवहन क्षेत्रातील एक महत्त्वाचे तंत्र आहे.
औद्योगिक व सामाजिक विकास माहीतीच्या देवाणघवाणीच्या प्रणालींवर अधिकाधिक अवलंबून राहू लागला आहे. मिळालेली माहिती समाजाची व एकूण मानवी प्रगतीची भावी दिशा ठरविते.यामुळेच आधुनिक समाजांमध्ये माहितीच्या देवाणघेवाणीला अनन्यसाधारण महत्त्व प्राप्त झाले आहे. १८७६ साली अलेक्झांडर ग्रॅहॅम बेल यांनी चुबंकीय दूरध्वनीचा शोध लावला व तेव्हापासून संदेश-वहनाच्या क्षेत्रात आधुनिक तंत्रविद्येने प्रवेश केला. तत्रंविद्येच्या विकासाबरोबरच संदेशवाहनाच्या विविध प्रणालींमध्ये प्रगती होऊ लागली. दूरध्वनीबरोबरच तारायंत्रविद्या, दूरमुद्रकांच्या मदतीने जागतिक पातळीवर उपलब्ध झालेली माहितीच्या देवाणघेवाणीची टेलेक्स ही सेवा छायाचित्र, नकाशा, आलेख इ. माहिताचे क्रमवीक्षण करून दूरवरच्या ग्राही केंद्रपर्यंत पाठविण्यासाठी या माहितीचे तारेद्वारे किंवा रेडिओद्वारे पाठवावयाच्या स्पंद तरंगात परीवर्तन करणारी फॅक्स पध्दतीपत्रे, संदेश, टाचण इत्यादींचे संदेशवहन जाळ्यामार्फत इलेक्ट्रॉनीय पध्दतीने तत्काळ प्रेषण करणारी इलेक्ट्रॉनीय जाळे यांसारख्या नवीन सेवा-सुविधाची संदेशवहन क्षेत्रातभर पडत आहे. तर १९६२ साली अमेरिकेने अवकाशात पाठवलेल्या ‘टेलस्टार’ या संदेशवहन उपग्रहामुळे बिनतारी संदेशवहनाला क्रांतिकारक ठरविणारी दिशा मिळाली.
दरम्यानच्या काळात १९५० सालानंतर संगणकाच्या क्षेत्रात मोठी प्रगती होत आहे. संगणक विविध क्षेत्रात वापरता येण्यासारखे आसल्याने संदेशवाहनातही त्याचा वापर अपरिहार्य अनिवार्य झाला.अंकीय (अंकाच्या रूपातील) माहितिविषयीची इलेक्ट्रॉनिकी, अंकीय संकेत इ. संगणकाशी निगडित असलेल्या संकल्पनांचा विकास होऊ लागला. कार्यमान (प्रयोगक्षमता), अचुकता, लवचिकपणा व साधे पाणी ही अंकीय संकेतांची वैशिष्ट्ये आहेत. त्यामुळे बहुतेक ठिकाणी अनुरूप (सदृश) संकेतांऐवजी अंकीय संकेतांचा वापर होत आहे. [ध्वनी,प्रकाश, उष्णता, दाब किंवा स्थान यामधील बदलांचा प्रतिसाद म्हणून ज्याच्या परमप्रसरात (आंदोलनातील महत्तम विस्थापनात), कंप्रतेत (दर सेंकदास होणाऱ्या कंपण्याच्या-आवर्तनांच्या-संख्येत) बदल होत अशा नाममात्र अखंड विद्युतीय संकेताला अनुरूप संकेत म्हणतात]. आधुनिक संदेशवहन तंत्रामध्ये प्रकारीकरण, प्रकियण (संस्करण),माहिता साठविणे यांसारख्या प्रकिया अंतर्भूत होतात. यांसाठी आवश्यक आसणारे संकेत,त्यांची निर्मिती व त्याच्या क्रिया (कार्यशृंखला) यांचा अभ्यास महत्त्वाचा ठरत आहे. अंकीय संदेशवहनात मुख्यत्वे विद्युत् स्पंदांचा उपयोग केला जात आहे. मोठ्या प्रमाणावर माहिती पाठविण्याची क्षमता व संदेशवहनाच्या दृष्टीने साध्या, सोप्या व सुटसुटीत पध्दती या वैशिष्ट्यामुळे विद्युत् स्पदांचा मोठ्या प्रमाणावर उपयोग करातात. यामळे संदेशवहनाची तंत्रे व प्रणाली यांत आमूलाग्र बदल झाले.वेगवान कार्यक्षम व गोंगाटरहित संदेशवहनाच्या दृष्टीने विद्युत् स्पंद तंत्रे महत्त्वाची ठरली आहेत.
विद्युत् स्पंद: साधारणपणे स्थिर असणाऱ्या एखाद्या राशीमध्ये जर एक विशिष्ट कालावधीसाठी बदल घडून आला असेल, जर या विशिष्ट कालावधीत ती राशी बदललेल्या पातळीवर स्थिर राहिली असेल आणि जर तो कालावधी विचारात घेतलेल्या (गृहीत) कालावधीच्या तुलनेत फारच असेल, तर निर्माण झालेल्या संकेतास स्पंद असे म्हणतात. इलेक्ट्रॉनिकीच्या क्षेत्रात या प्रकारच्या संकेतास विद्युत् स्पंद म्हणतात. आ. १ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे t = 0 ते t = Tc या विशिष्ट कालावधीमध्ये संकेताच्या विद्युत् भारामध्ये बदल घडून संकेत या कालावधीत V या विद्युत् भार पातळीवर स्थिर आहे आणि Tc हा कालावधी विचारात घेतलेल्या कालावधीपेक्षा फारच कमी आहे.
विचारात घेतलेल्या संदर्भपातळीपासून स्पंदाच्या होणाऱ्या महत्तम विस्थापनाला स्पंद उंची किंवा स्पंद परमप्रसर म्हणतात. आ. १ मध्ये स्पंद उंची V विद्युत् भाराएवढी आहे. ज्या परमप्रसराच्या एका विशिष्ट प्रमाणात (परमप्रसराच्या1/√2) असतो, त्या कालावधीला स्पंद काल, स्पंद रूंदी किंवा स्पंद लांबी असे म्हणतात. आ. १. मध्ये स्पंद काल Tc एवढा आहे.
तरंग आकारण : ‘ज्या-वक्र तरंगा’पेक्षा वेगळ्या प्रकारच्या काही स्पंदांचे तरंगाकार आ. २ मध्ये दाखविले आहेत. विविध प्रकारची इलेक्ट्रॉनीय मंडले वापरून हे स्पंद निर्माण करता येतात. या आकारांचे विद्युत् स्पंद निर्माण करण्यासाठी पुष्कळदा एका विशिष्ट आकाराच्या विद्युत् संकेतावर इलेक्ट्रॉनीय अथवा विद्युत् मंडलाच्या साहाय्याने प्रक्रिया करून निराळ्या आकाराचा विद्युत् स्पंद तयार करावा लागतो. या प्रक्रियेला ‘तरंग आकारण’ म्हणतात. याकरिता छेदमंडल, अवकलक मंडल, समाकलक मंडल इत्यादींचा उपयोग करतात.
छेद मंडल : यामुळे इलेक्ट्रॉनीय तरंगरूपाचा परमप्रसर एका विशिष्ट पातळीच्या वर जात नाही व त्याच वेळी त्या विशिष्ट परमप्रसरापेक्षा कमी परमप्रसराला तरंगरूपाचा आकार टिकून राहतो. छेदमंडलाचा उपयोग करून जवळजवळ आदर्श असा चौरसाकृती विद्युत् तरंग मिळविता येतो.
अवकलक मंडल : काही इलेक्ट्रॉनीय व विद्युत् यंत्रणांसाठी अतिशय अरूंद विद्युत् तरंग वापरावे लागतात. असे तरंग मिळविण्याच्या एका पद्धतीत अवकलक मंडलाचा उपयोग करतात. अवकलक मंडलाचा प्रदान विद्युत् दाब आदान विद्युत् दाबाच्या बदलाच्या त्वरेच्या प्रमाणात असतो. छेदमंडलाचा उपयोग करून अतिअरूंद स्पंदाच्या टोकाकडील अतिशय निमुळता भाग व पायाकडील रूंद भाग काढून टाकून जवळजवळ आदर्श आयताकृती अरूंद स्पंद मिळविता येतात. अवकलक मंडलामुळे त्रिकोणाकृती विद्युत् तरंगांचेही आयताकृती तरंगात रूपांतर करता येते. समाकलक मंडलाचा उपयोग करूनही निरनिराळे तरंगाकार मिळविता येतात.
करवती तरंग : असे तरंग मिळविण्यासाठी मंडलात थायरेट्रॉन ही वायूमरित नलिका [⟶ इलेक्ट्रॉनीय प्रयुक्ति], एकसंधी किंवा द्विध्रुवी संधी ट्रँझिस्टर [⟶ ट्रँझिस्टर तंत्रविद्या], अथवा त्रिप्रस्थ वा पंचप्रस्थ निर्वात नलिका यांपैकी एका प्रयुक्तीचा स्विच म्हणून उपयोग करतात. चांगले रेषीय करवती तरंग मिळविण्यासाठी काही विशिष्ट मंडले वापरतात. ऋण किरण दोलनदर्शक [ ⟶ इलेक्ट्रॉनीय मापन] व इतर काही इलेक्ट्रॉनीय उपकरणांमध्ये करवती तरंगांचा उपयोग करतात. दूरचित्रवाणी संचात करवती तरंगाकाराच्या विद्युत् दाबाऐवजी करवती तरंगाकाराचा विद्युत् प्रवाह वापरावा लागतो. करवती विद्युत् दाब निर्माण करणाऱ्या मंडलात थोडासा बदल करून करवती विद्युत् प्रवाह मिळविता येतो.
विद्युत् स्पंदनिर्मिती : याकरिता प्रामुख्याने दोन प्रकारची विद्युत् मंडले वापरतात. पहिल्या प्रकारातील मंडल स्वतः स्पंदनिर्मिती करते. त्याकरिता त्याला कोणत्याही बाहेरील संकेताची आवश्यकता नसते. दुसऱ्या प्रकारात मात्र बाहेरील संकेताची गरज भासते. विद्युत् स्पंदनिर्मितीसाठी मुख्यत्वे बहुकंपी स्पंदनिर्मिती मंडल व अंकीय रीतीने नियंत्रित स्पंदनिर्मिती मंडल वापरतात.
बहुकंपी स्पंदनिर्मिती मंडल : विद्युत् स्पंदनिर्मितीसाठी वापरले जाणारे हे प्राथमिक व मूलभूत मंडल आहे. या मंडलामुळे दोन स्थिरअवस्था प्रदान (संकेत वा माहिती) मिळतात. या दोन प्रदानांच्या स्वरूपावरून त्यांचे अस्थायी, द्विस्थायी व न-अस्थायी बहुकंपी स्पंद निर्मिती मंडल असे तीन प्रकार होतात. विद्युत् स्पंदाच्या बहुतांश अनुप्रयुक्तींत (विनियोगांत) एकापेक्षा अधिक व सतत तयार होणाऱ्या स्पंदमालिकेची आवश्यकता जास्त भासते. अशा प्रकारे संकेत देणारे मंडल म्हणजे अस्थायी बहुकंपक होय.
एकस्थायी बहुकंपक : अस्थायी बहुकंपात वापरलेल्या दोन ट्रँझिस्टरांपैकी प्रत्येकाच्या वाहक व अवाहक या दोन अवस्था ठराविक कालावधीने आपोआप बदलत राहतात. याउलट एकस्थायी बहुकंपकात एक अवस्था स्थिर असते व मंडलातील एका ट्रँझिस्टरच्या विशिष्ट अग्राला चिंचोळा आदेश स्पंद देऊन ही अवस्था बदलता येते. मात्र ठराविक कालावधीने मंडल पुन्हा मूळ अवस्थेला येते व त्या अवस्थेत स्थिर राहते. या मंडलाचा वापर करून मुख्यतः हव्या त्या रूंदीच्या स्पंदांची मालिका मिळविता येते. [ ⟶ आंदोलक, इलेक्ट्रॉनीय].
द्विस्थायी बहुकंपक : यात अवाहक व संपृक्त वाहक या दोन्ही अवस्था स्थिर असतात. योग्य त्या ट्रँझिस्टरच्या पायाला आदेश स्पंद पुरविल्याशिवाय अवस्थाबदल होत नाही. म्हणून या मंडलाला दोन स्थिर वा स्थायी अवस्था असलेला म्हणजे द्विस्थायी बहुकंपक म्हणतात. या मंडलात दोनच स्थिर स्थिती संभवत असल्याने त्याला द्विमान मंडल असेही म्हणतात. तसेच यातील प्रत्येक ट्रँझिस्टरमध्ये प्रवाह सुरू होणे व प्रवाह थांबणे या क्रिया आलटून पालटून होत असल्याने याला उघड-मीट मंडल असेही नाव आहे. या मंडलाचा उपयोग पुनरावृत्ती विद्युत् तरंगांची कंप्रता निम्मी करण्यासाठी तसेच गणक मंडलात करतात. [⟶ आंदोलक, इलेक्ट्रॉनीय].
द्विस्थायी बहुकंपकाच्या मंडलात थोडासा फरक करून श्मिट आदेश मंडल तयार करतात. या मंडलाच्याही दोन स्थिर अवस्था असतात. कोणत्याही तरंगाकाराच्या आदानाचे रूपांतर आयताकृती प्रदानामध्ये करण्यासाठी मुख्यतः हे मंडल वापरतात.
आस्थाची बहुकंपक : यात स्पंदमलिका सातत्याने मिळत राहते. म्हणून याला ‘मुक्तपणे चालणारा बहुकंपक’ असेही म्हणतात. याच्या उपयोगाने हव्या त्या रूंदीचे आयताकृती स्पंद मिळविता येतात. या प्रकारच्या मंडलामध्ये त्याचे दोन्ही प्रदान अस्थिर असतात. या मंडलाच्या प्रदानाला एकसमान व नियमितपणे तयार होणारा विद्युत् स्पंद (म्हणजे स्पंदमालिका) मिळत असतो. आ. ३ मध्ये दाखविल्याप्राणे T1 व T2 हे दोन ट्रँझिस्टर त्यांच्या आदान व प्रदान यांमध्ये त्यांचा उत्सर्जक सामाईक असलेल्या अवस्थेत जोडलेले आहेत. एका ट्रँझिस्टरचा प्रदान हा दुसऱ्या ट्रँझिस्टरच्या आदानाला म्हणजे पायाला (उत्सर्जक व संकलक यांच्यामधील भागाला) दिलेला आहे. त्याचप्रमाणे दुसऱ्या, ट्रँझिस्टरच्या प्रदान पहिल्या ट्रँझिस्टरच्या आदानाला जोडलेला आहे. आ. ३ मध्ये दाखविलेले दोन्ही ट्रँझिस्टर समान गुणधर्मी आहेत परंतु या दोन समान ट्रँझिस्टरांमध्ये त्यांच्या निर्मिती प्रक्रियेच्या मर्यादांमुळे किंचित फरक पडतो म्हणजे त्यांचे विद्युत् भार केंद्रीकरण किंचित भिन्न असते आणि याच गोष्टीचा उपयोग बहुकंपक या मंडलाच्या बांधणीसाठी करतात.
ज्या वेळी या मंडलास विद्युत् पुरवठा केला जातो त्या वेळी असणाऱ्या किंचित फरकामुळे दोन ट्रँझिस्टरांपैकी एक ट्रँझिस्टर चालू होतो. समजा, ट्रँझिस्टर T1 चालू झाला आहे. संवहन झाल्याने T1 चा संकलक प्रवाह वेगाने वाढण्यास सुरूवात होईल. पर्यायाने संकलक विद्युत् दाब कमी होईल. कमी होणाऱ्या विद्युत् दाबामुळे ऋण संकेत ट्रँझिस्टर T1 च्या पायाला मिळेल. त्यामुळे ट्रँझिस्टर T2 मज्जाव (विच्छेद) अवस्थेत जाईल. परिणामतः ट्रँझिस्टर T2 चा संकलक विद्युत् दाब VCC पर्यत वाढेल. त्यामुळे ट्रँझिस्टर T1 च्या पायाला धन संकेत मिळेल आणि ट्रँझिस्टर T1 संतृप्त-अवस्थेला जाईल. अशा तऱ्हेने ट्रँझिस्टर T2 चा प्रदान उच्च मिळेल व T1 चा प्रदान कमी मिळेल.
यानंतर मात्र धारित्र C1 विसर्जित होण्यास सुरूवात होईल. यामुळे ट्रँझिस्टर T2ला दिला जाणारा ऋण विद्युत् दाब धारित्र C1 वर जास्त असेल, रोधक RR2 वर मात्र तो कमी प्रमाणात असेल. त्यामुळे ट्रँझिस्टर T2 चा पाया उत्सर्जक संधी संवाहक होईल. परिणामतः त्याचा संकेत विद्युत् दाब कमी होईल आणि ट्रँझिस्टर T1 ला ऋण संकेत मिळेल व T1 मज्जाव अवस्थेत जाईल. म्हणजेच त्याचा प्रदान उच्च होईल. अशा तऱ्हेने दोन्ही ट्रँझिस्टरांच्या अवस्थांमध्ये म्हणजे त्यांच्या प्रदानांमध्ये बदल घडून येतात. नंतर याच पद्धतीने धारित्र C2 विसर्जित होईल व पुन्हा ट्रँझिस्टरांच्या अवस्थांमध्ये बदल होतील, अशा प्रकारचे फेरबदल जोपर्यंत या मंडलास वीज पुरवठा होत राहील, तोपर्यंत मिळतील. अस्थायी बहुकंपक मंडलामुळे मिळणारा संकेत आ. ४. मध्ये दाखविला आहे.
जर हे मंडल सममित असेल म्हणजे जर रोधक RB1 = RB2 = R असेल आणि धारित्र C1 = C2 = C असेल, तर मिळणाऱ्या तरंग रूपाची कंप्रता पुढील सूत्राने मिळेल.
T = 1·38 RC
प्रतिबंधक आंदोलक : अतिशय कमी रूंदीचे (म्हणजे ०·१ ते २५ मायक्रोसेकंद कालाचे) व मोठ्या परमप्रसाराचे स्पंद मिलविण्यासाठी याचा उपयोग करतात. या इलेक्ट्रॉनीय आंदोलकात असे स्पंद निर्माण करण्यासाठी एक ट्रँझिस्टर किंवा इलेक्ट्रॉन नलिका व संबंधित मंडलघटक वापरलेले असतात. [⟶ आंदोलक, इलेक्ट्रॉनीय].
काही इतर मंडले : थोड्या कालावधीचे म्हणजे अरूंद आयताकृती स्पंद मिळविण्यासाठी प्रेषण तारा किंवा विलंब-जाल (कृत्रिम प्रेषण तार) याचा वापर करता येतो. प्रेषण तारांमध्ये साठलेल्या विद्युत् ऊर्जेचे योग्य त्या भाररोधकामधून विसर्जन केल्यास असा स्पंद मिळतो. विशिष्ट प्रकारची स्पंदमालिका मिळविण्यासाठीही या पद्धतीचा वापर करता येतो. प्रत्यक्षात अशा प्रकारच्या मंडलात साध्या प्रेषण तारा वापरीत नाहीत. कारण अगदी अरूंद स्पंद मिळविण्यासाठीही तारांची लांबी बरीच जास्त असावी लागते. म्हणून साध्या प्रेषण तारांऐवजी कृत्रिम प्रेषण तार अथवा अशा कृत्रिम तारेचे सममूल्य मंडल वापरतात. अशा मंडलास स्पंदकारक मंडल म्हणतात.
स्पंदरूपातील विद्युत् ऊर्जेच्या उगमाचे भाररोधकाशी किंवा विवर्धकाशी युग्मन करण्यासाठी पुष्कळदा रोहित्र वापरावे लागते. रोहित्र वापरल्याने स्पंदाच्या तरंगाकारात विकृती निर्माण होऊ शकतात.
म्हणून विकृती कमीत कमी करण्याच्या दृष्टीने रोहित्राचा अभिकल्प (आराखडा) तयार करतात.
सर्वसाधारण विवर्धक वापरून स्पंदांचे विवर्धन केल्यास प्रदान स्पंदाचा तरंगाकार बदलतो व रोहित्रामुळे निर्माण होणाऱ्या विकृतींसारख्या विकृती प्रदान स्पंदात निर्माण होऊ शकतात. या विकृतींचे प्रमाण कमीत कमी राखण्यासाठी विवर्धकाचा अभिकल्प तयार करतानाच काळजी घेतात. उच्च व नीच कंप्रतांना प्रतिपूरण केलेले रुंद पट्टा विवर्धक वापरून या विकृती कमी करता येतात. म्हणून स्पंद विवर्धकांचे अभिकल्पन रुंद पट्टा विवर्धकाप्रमाणेच करतात. [⟶इलेक्ट्रॉनीय विवर्धक].
अंकीय रीतीने नियंत्रित स्पंदनिर्मिती मंडल: विद्युत् स्पंदांच्या अनुप्रयुक्तीच्या (उपयोगाच्या) काही क्षेत्रांमध्ये आवश्यकतेनुसार स्पंद रुंदी, स्पंद कालावधी यांसारख्या वैशिष्ट्यांत बदल घडवून आणणाऱ्या संकेताची आवश्यकता असते. याशिवाय काही ठिकाणी वेगवेगळ्या स्पंदमालिकांच्या ठराविक पद्धतीच्या संयोगातून निर्माण होणाऱ्या संयुक्त संकेताची आवश्यकता असते. अशा प्रकारच्या संकेताच्या निर्मितीसाठी अंकीय रीतीने नियंत्रित स्पंदनिर्मिती मंडलाचा वापर करतात. या प्रकारच्या मंडलामध्ये अंकीय रीतीने नियंत्रित स्पंदनिर्मिती मंडालाचा वापर करतात. या प्रकारच्या मंडलामध्ये अंकीय मंडलांसह ⇨सूक्ष्म प्रक्रियकाच्या प्रचंड कार्यक्षमतेचा व त्याच्या कार्यक्रमणक्षमतेचाही उपयोग करतात.
आ. ५ मध्ये या निर्मिती मंडलाची सर्वसाधारण स्थूल रचना दर्शविली आहे. विद्युत् स्पंदनिर्मितीसाठी R-S किंवा J-K उघड-मीट यांसारखी आधारभूत द्विस्थायी मंडले वापरतात. याचा प्रदान आ. ५ मधील अंकीय तर्क-प्रयुक्तीने नियंत्रित केला जातो. R-S उघड-मीट मंडलाला दिल्या जाणाऱ्या या प्रयुक्तीचा प्रदान एका पूर्वानियोजित कार्यक्रमानुसार ठरविला जातो. अशा प्रकारच्या कार्यक्रमणासाठी सूक्ष्मप्रक्रियकाचा उपयोग होऊ शकतो.
आ. ५ मध्ये दर्शवल्याप्रमाणे Tc या स्पंद रुंदीचा घटी स्पंद अंकीय तर्क-प्रयुक्तीच्या आदान अग्राला व R-S उघड-मीट मंडलांच्या घटी अग्राला दिला असता त्याच्या प्रदानाला मिळणाऱ्या विद्युत् स्पंदाची स्पंद रुंदी nTc असेल. म्हणजेच प्रदान संकेताच्या स्पंद रुंदीमध्ये n या गुणकाने बदल घडेल आणि हा गुणक अंकीय तर्कप्रयुक्तीला दिल्या जाणाऱ्या कार्यक्रमावर अवलंबून असेल.
स्पंद विरूपण : संदेशवहन क्षेत्रामध्ये अंकीय इलेक्ट्रॉनिकीच्या प्रवेशामुळे विद्युत् स्पंदाचा प्रामुख्याने वापर केला जातो. ⇨विरूपणाच्या वेगवेगळ्या पद्धतींमध्ये म्हणूनच स्पंद विरूपणाला विशेष महत्त्व प्राप्त झाले आहे.
काळानुसार बदलत जाणाऱ्या अनुरूप संकेतामधून काही ठराविक भाग ठराविक कालावधीनंतर सतत घेण्याच्या प्रक्रियेलाप्रतिदर्शन म्हणतात. जटिल संदेश तरंगाची रूपरेषा तरंगाचे ठराविक कालावधीनंतर (अंतरावर) असे प्रतिदर्शीमापन करून निश्चित करता येते. स्पंद विरूपण पद्धती या तत्त्वावर आधारित आहेत.
एकापाठोपाठ सलग नियमितपणे तयार होणाऱ्या एकसमान विद्युत् स्पंदांच्या समूहास स्पंदमालिका किंवा स्पंदवाहक किंवा स्पंदवाहक म्हणतात. संदेश तरंगाच्या तत्क्षणिक परिमाणातील बदल स्पंदमालिकेत प्रतिबिंबित करण्याच्या वेगवेगळ्या पद्धती आहेत. अशा प्रकारे विद्युत् स्पंदाच्या परमप्रसर, रुंदी स्थान इ. परिमाणांमध्ये प्रेषित (प्रसारित) केल्या जाणाऱ्या संकेतानुसार बदल घडवून आणण्याच्या प्रक्रियेला विद्युत् स्पंद विरूपण म्हणतात. बदल केल्या जाणाऱ्या संकेतानुसार बदल घडवून आणण्याच्या प्रक्रियेला विद्युत् स्पंद विरूपण म्हणतात. बदल केल्या जाणाऱ्या परिमाणांनुसार त्या पद्धतीला क्रमशः स्पंद परमप्रसर विरूपण किंवा PAM (पल्स अँप्लिट्यूड मॉड्यूलेशन), स्पंद रुंदी विरूपण किंवा PWM (पल्स विड्थ मॉड्यूलेशन), स्पंद स्थान विरूपण किंवा PPM (पल्स पोझिशन मॉड्यूलेशन) असे म्हणतात. आधुनिक संदेशवहनामध्ये स्पंद संकेतावली विरूपण किंवा PCM (पल्स कोड मॉड्यूलेशन) या काहीशा वेगळ्या पद्धतीचा मोठ्या प्रमाणावर वापर करतात.
विद्युत् स्पंद विरूपणाच्या संदेशवहनातील उपयोगामुळे ⇨गोंगाटरहित संदेशवहन साध्य होते. यामुळे पुनर्पेषण करून कितीही जास्त अंतरापर्यंत उच्च गुणवत्तेने संदेशवहन करता येते. तसेच एकापेक्षा अधिक परिवाहांतील (चॅनलमधील) संदेशदर्शक स्पंद विशिष्ट क्रमाने एकत्र मिसळून विद्युत् स्पंद विरूपण पद्धतीने बहुपरिवाही संदेशवहन शक्य होते. अनेक परिवाहांतील संदेश अशा तऱ्हेने एकत्र मिसळून एकाच प्रेषकामधून त्यांचे प्रेषण करण्याच्या क्रियेला विविध संकेतभरण असेही नाव आहे.
स्पंद परमप्रसर विरूपण : या पद्धतीत विद्युत् स्पंदांची एक मालिका घेऊन संदेश तरंगाच्या तत्क्षणिक परिमाणाच्या प्रमाणात स्पंद उंचीत बदल घडवून आणला जातो. म्हणजे या पद्धतीत स्पंदमालिकेच्या परमप्रसारामध्ये प्रेषित करावयाच्या अनुरूप संकेतानुसार बदल घडतात.
आ. ६ मध्ये अनुरूप संकेत, स्पंदमालिका व PAM च्या प्रदानाचे तरंगरूप ही दर्शविली आहेत.
स्पंद स्थिर काल विरूपण: स्पंद उंची कायम ठेवून संदेश तरंगाच्या तत्क्षणिक परिमाणाच्या प्रमाणात स्पंद रुंदी म्हणजे स्पंद काल बदलल्यास अशा पद्धतीला स्पंद रुंदी विरूपण किंवा स्पंद स्थिर काल विरूपण म्हणजे PDM (पल्स ड्यूरेशन मॉड्यूलेशन) असे म्हणतात. आ. ६ मध्ये PDM च्या प्रदानाचे तरंगरूप दर्शविले आहे. या प्रकारच्या विरूपण पद्धतीमध्ये अनुरूप संकेताच्या प्रत्येक प्रतिदर्शानुसार विद्युत् स्पंदाची रुंदी बदलली जाते. विद्युत् स्पंदाच्या अग्रगामी, पश्चगामी किंवा या दोन्ही कडांमध्ये बदल करून हे विरूपण केले जाते.
स्पंद स्थान विरूपण: या पद्धतीत विरूपण करावयाच्या अनुरूपण संकेतानुसार स्पंदमालिकेच्या दोन स्पंदांमधील कालावधी बदलला जातो. एकसमान स्पंद कालावधी असणाऱ्या स्पंदमालिकेच्या स्पंदांच्या स्थानांमध्ये विरूपण करावायच्या अनुरूप संकेतानुसार बदल घडून येतात. म्हणून याला स्पंद स्थान विरूपण म्हणतात. येथे स्पंद रुंदी व उंची कायम राहते. आ. आ. ६ मध्ये PPM च्या प्रदानाचे तरंगरूप दाखविले आहे.
स्पंद संकेतावली विरूपण : १९३९ मध्ये एच्. ए. रीव्ह्झ यांनी याचा शोध लावला. या पद्धतीत अनुरूप रूपांतर त्याच्याशी निगडित अशा अंकीय संकेतात म्हणजेच पृथक् स्पंदामध्ये केले जाते. ही प्रक्रिया सर्वसाधारणपणे प्रतिदर्शन, पुंजीकरण व सांकेतिक लेखन (संकेतन) या तीन टप्प्यांमध्ये केली जाते.
प्रतिदर्शन: यात अनुरूप संकेताचा ठराविक भाग नियमितपणे काढून घेतात. प्रतिदर्शन केलेल्या संकेताचे सांकेतिक लेखन करून प्रेषण करतात. ग्राहक केंद्रात मूळ संकेत मिळविण्यासाठी प्रतिदर्शन प्रक्रिया करताना एक काळजी घ्यावी लागते. मूळ संकेताच्या कंप्रतेपेक्षा प्रतिदर्शन कंप्रता दुप्पट वा त्यापेक्षा जास्त असावी लागते. म्हणजेच संकेताच्या एका काल-आवर्तनामध्ये दोनपेक्षा अधिक प्रतिदर्शन घ्यावे लागतात आणि मूळ संकेत व्यवस्थित मिळविण्यासाठी शक्यतो एका आवर्तनामध्ये जास्तीत जास्त प्रतिदर्श घ्यावे लागतात. आ. ७ वरून प्रतिदर्शन प्रक्रियेची सर्वसाधारण कल्पना येईल.
पुंजीकरण : मिळालेल्या प्रतिदर्शाला सरळ (पूर्णांकी) रूप देण्याच्या क्रियेला पुंजीकरण म्हणतात. यामध्ये एका प्रमाण संख्यासमूहाशी येणाऱ्या प्रतिदर्शाची तुलना केली जाते. या प्रतिदर्शाच्या मूल्याच्या जवळची संख्या म्हणजे त्या प्रतिदर्शाचे मूल्य असे मानले जाते. दिलेल्या प्रमाण संख्येशी निगडित द्विमान किंवा अंकीय संकेतावली तयार करणे सांकेतिक लेखनामुळे शक्य होते. आ. ७ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे घेतलेल्या प्रतिदर्शाच्या जवळच्या संख्येला पुंजीकृत मूल्य म्हणतात आणि हे त्या प्रतिदर्शाचे मूल्य मानतात.
पुंजीकरणामुळे प्रेषित संदेशामध्ये मूळ संदेशाच्या तुलनेत काहीशी विकृती निर्माण होते. तथापि पुंजीकरणासाठी प्रमाण टप्पे जितके जास्त असतील तितिकी विकृती कमी होत जाईल.
सांकेतिक लेखन: यात प्रतिदर्शाच्या पुंजीकृत मूल्याशी निगडित द्विमान किंवा अंकीय स्पंदांची संकेतावली तयार करतात. विचारात घेतलेल्या अनुरूप संकेतावर केल्या जाणाऱ्या प्रतिदर्शन, पुंजीकरण व सांकेतिक लेखन या क्रियांची कल्पना आ. ७ वरून येऊ शकते. घेतलेल्या प्रतिदर्शाशी निगडित पुंजीकृत मूल्याशी निगडित ३- अंश द्विमान स्पंद संकेत तयार केला आहे. दर्शविलेल्या विद्युत् स्पंदांचा समूह त्या पुंजीकृत मूल्याचे अंकीय स्पंदामध्ये रूपांतर अंकीय दर्शवितो. सांकेतिक लेखनात सर्वप्रथम पुंजीकृत मूल्याचे रूपांतर केले जाते व त्यापासून अंकीय स्पंद तयार केला जाऊ शकतो. निर्माण होणाऱ्या विद्युत् स्पंद समूहातील स्पंदांची संख्या आवश्यकतेनुसार बदलू शकते. आ. ७ मध्ये दाखविलेल्या विद्युत् स्पंद समूहात ३ विद्युत् स्पंद वापरले आहेत. त्यास ३-अंश संकेत म्हणतात. स्पंद संकेतावली विरूपणात प्रत्यक्षात संदेशाचे प्रेषण करण्यासाठी हे संकेत वापरतात.
आ. ८ मध्ये PCM साठी लागणाऱ्या मंडलाची सर्वसाधारण स्थूल रचनाकृती दाखविली आहे. प्रेषित करावयाचा संकेत प्रतिदर्श व धारण-मंडलाद्वारे प्रतिदर्श घेण्याचे काम केले जाते. घेतलेल्या प्रतिदर्शाशी निगडित पुंजीकृत मूल्याचे अंकीय रूपातील रूपांतर हे अनुरूप ते अंकीय परिवर्तक मंडलाने केले जाते. रूपांतरित मूल्यही समांतर रूपात असते. म्हणजे अनुरूप ते अंकीय परिवर्तकाचा प्रदान ३-अंशांसाठी तीन वेगवेगळ्या अग्रांवर मिळतो पण निर्माण होणारी संकेतावली ही मालिकेच्या रूपात आहे. त्यामुळे ३-अंश समांतर रूपाचा प्रदान समांतर ते मालिका या मंडलाद्वारे एकापाठोपाठ तयार होणाऱ्या- तीन विद्युत स्पंदांच्या समूहात रूपांतरित केला जातो. आ. ८ मध्ये दाखविलेल्या काल संकेत स्पंद निर्मिती मंडलावरील सर्व मंडलास आवश्यक असणार्याआ कालीय संकेताची निर्मिती करतो.
विद्युत स्पंदामुळे अंकीय मंडल आणि सामग्रीचा वापर करून मोठ्या प्रमाणावर माहिती पाठविणे सहज शक्य झाले आहे. PCM पद्धतीमुळे सांकेतिक संकेताबरोबरच पाठविल्या जाणाऱ्या माहितीच्या गुप्तताविषयक सोयीसंबंधीची पद्धत विकसित करणे शक्य झाले आहे. त्यामुळेच PCM पद्धतीचा व्यापारविषयक संदेशवहन क्षेत्राबरोबरच सार्वजनिक सेवा व संरक्षणविषयक संदेशवहन या क्षेत्रांमध्ये वापर होत आहे.
इ. स. १९७६ मध्ये कम्युनिकेशन सॅटेलाइट कॉर्पोरेशन (COMSAT) या कंपनीने दर सेकंदास ६,००,००,००० अंकीय स्पंद एवढ्या जलद गतीने संदेशवहन करणारी पद्धत वापरात आणली. यानंतर वेगवेगळ्या पद्धती विकसित होऊ लागल्या. ह्यांमध्ये अत्यंत जलद गतीने संदेशवहनाबरोबरच त्या त्या क्षेत्राच्या आवश्यक गरजांचा विचार होऊ लागला यातील काही पद्धतींची माहिती थोडक्यात पुढे दिली आहे.
दूरध्वनी PCM पद्धती: १९६९ मध्ये प्रथमच दूरध्वनी संदेश वहनाच्या क्षेत्रामध्ये T1 या प्रणालीच्या माध्यमातून PCM चा वापर झाला. १९७८ मध्ये या प्रणालीचा ग्राहकांच्या सेवेसाठी उपयोग केला गेला. त्या पद्धतीमध्ये ८० मार्ग ग्रामीण भागासाठी उपलब्ध करून देण्यात आले. कालांतराने या पद्धतीत विकास होऊन T1, B4, T2, 1A, T1C, TCAS, DRIS, DUV, WRT, WT4 या नवीन पद्धती अस्तित्वात आल्या. या सर्व पद्धती संदेशवहनाच्या केवळ एकाच परिवाहावर अवलंबून न राहता तारेची जोडी, समाक्ष केबल, सूक्ष्मतरंग रेडिओ, प्रकाशकीय तंतू आणि कृत्रिम उपग्रह या माध्यमांचा कार्यक्षमतेने वापर करून घेतात. या पद्धतींमुळे केबल संदेशनहनाच्या वेगात फरक न पडता संदेशवहनाच्या गुणवत्तेमध्येच आमूलाग्र बदल घडून आले आहेत. [⟶दूरध्वनिविद्या].
रेडिओ संच एएन/टीआरसी : ही एक अमेरिकन संदेशवहन पद्धती आहे. हिच्यात द्विमार्गी आणि बहुपरिवाही PCM रेडिओ अभिचाञांकांचा (रिलेचा) वापर केला आहे. अमेरिकेमध्ये प्रथमच लष्कर-नाविक दलांसाठी प्रेषक आणि ग्राही सामग्रीमध्ये PCM चा वापर केला आहे. ही पद्धती तिच्या अत्युच्च गुणवत्तेमुळे आणि स्थैर्यामुळे संरक्षणविषयक संदेशवहनामध्ये वापरली जाते. [⟶रेडिओ संदेशवहन प्रणाली].
प्रकाशकीय तंतुप्रेषण पद्धती : या प्रकारच्या संदेशवहन पद्धतीमध्ये प्रसारित करावयाच्या माहितीचे वहन चालू-वा-बंद प्रकाशस्पंदांद्वारे केले जाते. प्रकाशाला संवेदनशील अशी उपकरणे व त्यांचा उपयोग करून विकसित करण्यात आलेल्या पद्धतीमुळे प्रकाश स्पंदाद्वारे माहिती पाठविणे शक्य झाले आहे. या तंत्राचा वापर करून तयार केलेल्या PCM पद्धतीमुळे माहिती प्रसारित करावयाचा वेग दर सेकंदाला २०,००,००० स्पंदांपर्यंत मिळवणे शक्य होते. या प्रकारची संदेशवहनाची पद्धती व्यतिकरणापासून मुक्त राहू शकते त्याचबरोबर वेगवेगळ्या कारणांमुळे निर्माण होणाऱ्या गोंगाटापासूनही मुक्त राहू शकते. या प्रकारच्या संदेशवहन पद्धतीमुळे संदेशवहन प्रणालीच्या अंकीयकरणाच्या प्रक्रियेला मोठ्या प्रमाणावर चालना मिळाली. [⟶प्रकाशीय संदेशवहन].
देशव्यापी अंकीय प्रेषण : संदेशवहनाच्या सर्व सेवांमध्ये, सुविधांमध्ये आणि प्रणालींमध्ये अंकीय संदेशवहन व अंकीय स्विच या संकल्पनांचा वा तंत्रांचा उपयोग करून सर्व देशभर अंकीय प्रेषण जाळे उभे करणे शक्य झाले आहे. अमेरिकेमध्ये अशा पद्धतीने घरगुती, व्यापारी अशा सर्व क्षेत्रांमध्ये या तंत्राचा वापर करण्याचे प्रयत्न झाले आहेत. अंकीय रेडिओ, समाक्ष केबल प्रणाली, प्रकाशकीय तंतू या संदेशवहन प्रणालींमुळे हजारो किमी. अंतरावर माहितीचे प्रसारण अंकीय संदेशवहनाच्या माध्यमातून सहज शक्य झाले आहे. अंकीय जाळ्यामुळे ग्राहकास त्याच्या दूरध्वनी सेवेव्यतिरिक्त फॅक्स, दूरटंकलेखन, सूक्ष्मतरंग प्रेषण, दूरचित्रवाणीचे कार्यक्रम आदि सेवा कार्यक्षमतापूर्वक पुरविणे शक्य झाले आहे. लांबवरच्या संदेशवहनासाठी अर्थातच प्रकाशकीय तंतूंवर आधारित संदेशवहन प्रणालीचा वापर केला जातो.
जागतिक अंकीय प्रेषण : मोठ्या तरंगलांबीच्या संकेतांना संवेदनशील असणारे इलेक्ट्रॉनीय घटक असतात. त्यांचा वापर करून केलेली मंडले, संकेत संदेशवहनाच्या माध्यमात वापरली जाणारी पुनर्निमिती मंडले आणि प्रकाशकीय तंतू प्रणालीमुळे अंकीय स्पंदामध्ये सांकेतिक लेखन केलेला संकेत दर सेकंदाला १०९ अंकीय स्पंद एवढ्या वेगाने पाठविणे शक्य झाले आहे. त्यामुळेच अंकीय प्रेषणाद्वारे सर्व जग जोडणे वा जवळ आणणे शक्य झाले आहे. या प्रकारच्या संदेशवहन प्रणालीला जागतिक अंकीय प्रेषण प्रणाली असे म्हटले जाते.
पहा : दूरध्वनिविद्या प्रकाशीय संदेशवहन रेडिओ संदेशवहन प्रणाली विरूपण संदेशवहन अभियांत्रिकी.
संदर्भ: 1. Haykins, S. Digital Communication, New York, 1988.
2. Jayant, N. S. Noll. P. Digital Coding of Waveform, Englewood, 1984,
3. Kennedy, G. Electronic Communication System, New York, 1984.
4. Millman, J. Taub, H. Pulse Digital and Switching Waveform, New York, 1965.
गोडसे, वि. रा. मोडक, हे. वि. जोशी, के. ल.
“