調(diào)制器和解調(diào)器的選擇及應(yīng)用分析

在RF應(yīng)用的背景下，調(diào)制是指兩個(gè)正弦信號(hào)的混合。 RF調(diào)制器是接收輸入信號(hào)并輸出調(diào)制信號(hào)的設(shè)備。調(diào)制器基本上有兩個(gè)輸入和一個(gè)輸出。一個(gè)輸入通常稱為“信息”輸入。另一個(gè)輸入是RF載波輸入。

輸出信號(hào)是兩個(gè)輸入信號(hào)的組合。例如，在DVD播放器中，調(diào)制器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為可接受用于電視接收器的格式。另一方面，解調(diào)器采用調(diào)制信號(hào)并輸出信息信號(hào)和載波信號(hào)。載波信號(hào)不會(huì)被進(jìn)一步使用。在系統(tǒng)中，調(diào)制器放置在發(fā)射器之前，而解調(diào)器放在接收器之后。

無(wú)論信號(hào)是語(yǔ)音還是數(shù)據(jù)，都可以使用各種調(diào)制技術(shù)，例如模擬調(diào)制（AM，F(xiàn)M）和數(shù)字調(diào)制（頻移鍵控或FSK，幅移鍵控或ASK，以及相移鍵控或PSK） 。

在幅度調(diào)制（AM或ASK）中，載波的幅度根據(jù)信息信號(hào)而變化。在頻率調(diào)制（FM或FSK）中，載波的頻率根據(jù)信息信號(hào)而變化。在相位調(diào)制（PM）中，載波的相位根據(jù)信息信號(hào)而變化。

ASK還可以與PSK結(jié)合使用，以創(chuàng)建混合系統(tǒng)，例如正交幅度調(diào)制（QAM），其中幅度和相位同時(shí)發(fā)生變化。

所有都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，ASK易于使用，但易受噪音影響。 FSK不易受噪聲影響，但（理論上至少）需要比ASK更大的帶寬/比特率。

同樣，PSK不易受噪聲影響，帶寬效率高，但需要頻率和相位同步，因此使接收器和發(fā)射器設(shè)計(jì)復(fù)雜化。

眾多選擇

調(diào)制器和解調(diào)器可用于軍事，無(wú)線和寬帶通信應(yīng)用。這些器件的制造商包括Analog Devices，Hittite Microwave，Linear Technology，NJR，Skyworks Solutions，Texas Instruments，F(xiàn)reescale Semiconductor，NXP和ON Semiconductor。

分銷商和制造商試圖通過在其網(wǎng)站上提供參數(shù)搜索引擎來簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)人員選擇合適的調(diào)制器或解調(diào)器的任務(wù)。例如，在Digi-Key零件搜索引擎中鍵入調(diào)制解調(diào)器，設(shè)計(jì)人員可以通過以下方式過濾結(jié)果：

制造商

LO頻率（0 Hz至6 GHz）

RF頻率（0 Hz至6 GHz）

P1dB（-30 dBm，-22 dBm，3 dBm）

增益（-1.3 dB，-0.7 dB， - 0.5 dB，2 dB）

噪聲系數(shù)（4 dB，6.8 dB，9.9 dB）

電流源（11 mA，32 mA，。.. 370 mA）

電源（1.8至20 V）

封裝/外殼（14-DIP（0.300 in。，7.62 mm））

供應(yīng)商設(shè)備包（14-DIP， 14-DMP）

包裝（切割膠帶，Digi-Reel?和卷帶）

以下是一些流行的調(diào)制器和解調(diào)器的示例，可以在Digi-Key網(wǎng)站。

ADI公司的ADL5375（圖1）是一款寬帶正交調(diào)制器，設(shè)計(jì)用于400 MHz至6 GHz的工作頻率。其出色的相位精度和幅度平衡能夠?yàn)?a target="_blank">通信系統(tǒng)提供高性能中頻或直接射頻調(diào)制。

該器件在此頻率范圍內(nèi)的高動(dòng)態(tài)范圍是直接上變頻發(fā)送器架構(gòu)的關(guān)鍵屬性。它還將最高線性度與24 dBm輸出IP3，最高線性輸出功率（+ 10 dBm P1dB）和低161 dBm/Hz本底噪聲相結(jié)合。 ADL5375還提供-55 dBc的未調(diào)整邊帶抑制和-41 dBm的未調(diào)整載波饋通 - 無(wú)需在蜂窩無(wú)線電中最苛刻的應(yīng)用中使用校準(zhǔn)電路。

該器件允許用戶關(guān)閉發(fā)射器，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了WiMAX和TDS-CDMA等時(shí)分應(yīng)用中的小信號(hào)接收。

圖1：ADI公司400 MHz至6 GHz ADL5375發(fā)送正交調(diào)制器。

Hittite Microwave的HMC597LP4E SiGe寬帶直接轉(zhuǎn)換I/Q解調(diào)器（圖2）適用于高線性度通信接收器。該器件直接將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換為帶寬高達(dá)600 MHz的I和Q基帶信號(hào)。該器件針對(duì)100至4，000 MHz的接收器進(jìn)行了優(yōu)化，適用于各種應(yīng)用，包括蜂窩，RFID，測(cè)試設(shè)備和寬帶無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施。

圖2：Hittite的HMC597LP4E SiGe寬帶直接轉(zhuǎn)換I/Q解調(diào)器。

這款高度集成的器件具有片上RF巴倫。單個(gè)片外電容允許重新配置RF端口，在100至4，000 MHz頻段內(nèi)工作，無(wú)需額外的片外組件。其他值得注意的規(guī)格包括+25 dBm IIP3和+60 dBm IIP2，1，900 MHz，本地振蕩器驅(qū)動(dòng)電平為0 dBm。它還具有66 dB的LO至RF隔離，1，900 MHz時(shí)的噪聲系數(shù)為15 dB，5 V電源的電流消耗僅為200 mA。該器件非常適用于軟件無(wú)線電和其他多頻段接收器應(yīng)用。

凌力爾特公司的一個(gè)流行部件是200至6，000 MHz LTC5588-1（圖3）正交調(diào)制器，具有超高OIP3（輸出三階截取）。該器件在2.14 GHz時(shí)提供30.9 dBm OIP3（無(wú)需校準(zhǔn)）。它具有獨(dú)特的簡(jiǎn)單校準(zhǔn)功能，通過單引腳調(diào)整和直流輸入電壓進(jìn)一步優(yōu)化其OIP3，最高可達(dá)35.1 dBm。該線性度性能在6 MHz偏移時(shí)的噪聲基底為-160.6 dBm/Hz。這些性能特性使變送器能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的動(dòng)態(tài)范圍性能。

圖3：凌力爾特公司的正交調(diào)制器。

其他規(guī)格包括2.14 GHz時(shí)-56.6 dBc的圖像抑制和-39.6 dBm的載波泄漏，同時(shí)無(wú)需校準(zhǔn)即可為其輸出提供5 dBm信號(hào)功率。

LTC5588-1的I和Q輸入偏置為0.5 VDC共模電壓，可與具有類似DC共模電壓的市售D/A轉(zhuǎn)換器直接兼容。 I和Q輸入支持大于400 MHz的信號(hào)帶寬。

采用緊湊的4 x 4 mm，24引腳QFN封裝，LTC5588-1采用3.3 V電源供電，工作電流為300 mA。該器件具有使能引腳，允許芯片完全斷電。在關(guān)斷模式下，芯片消耗的睡眠電流小于900μA。