调制器和解调器的选择及应用分析

在RF应用的背景下，调制是指两个正弦信号的混合。 RF调制器是接收输入信号并输出调制信号的设备。调制器基本上有两个输入和一个输出。一个输入通常称为“信息”输入。另一个输入是RF载波输入。

输出信号是两个输入信号的组合。例如，在DVD播放器中，调制器将信号转换为可接受用于电视接收器的格式。另一方面，解调器采用调制信号并输出信息信号和载波信号。载波信号不会被进一步使用。在系统中，调制器放置在发射器之前，而解调器放在接收器之后。

无论信号是语音还是数据，都可以使用各种调制技术，例如模拟调制（AM，FM）和数字调制（频移键控或FSK，幅移键控或ASK，以及相移键控或PSK） 。

在幅度调制（AM或ASK）中，载波的幅度根据信息信号而变化。在频率调制（FM或FSK）中，载波的频率根据信息信号而变化。在相位调制（PM）中，载波的相位根据信息信号而变化。

ASK还可以与PSK结合使用，以创建混合系统，例如正交幅度调制（QAM），其中幅度和相位同时发生变化。

所有都有其优点和缺点。例如，ASK易于使用，但易受噪音影响。 FSK不易受噪声影响，但（理论上至少）需要比ASK更大的带宽/比特率。

同样，PSK不易受噪声影响，带宽效率高，但需要频率和相位同步，因此使接收器和发射器设计复杂化。

众多选择

调制器和解调器可用于军事，无线和宽带通信应用。这些器件的制造商包括Analog Devices，Hittite Microwave，Linear Technology，NJR，Skyworks Solutions，Texas Instruments，Freescale Semiconductor，NXP和ON Semiconductor。

分销商和制造商试图通过在其网站上提供参数搜索引擎来简化设计人员选择合适的调制器或解调器的任务。例如，在Digi-Key零件搜索引擎中键入调制解调器，设计人员可以通过以下方式过滤结果：

制造商

LO频率（0 Hz至6 GHz）

RF频率（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）

噪声系数（4 dB，6.8 dB，9.9 dB）

电流源（11 mA，32 mA，。.. 370 mA）

电源（1.8至20 V）

封装/外壳（14-DIP（0.300 in。，7.62 mm））

供应商设备包（14-DIP， 14-DMP）

包装（切割胶带，Digi-Reel®和卷带）

以下是一些流行的调制器和解调器的示例，可以在Digi-Key网站。

ADI公司的ADL5375（图1）是一款宽带正交调制器，设计用于400 MHz至6 GHz的工作频率。其出色的相位精度和幅度平衡能够为通信系统提供高性能中频或直接射频调制。

该器件在此频率范围内的高动态范围是直接上变频发送器架构的关键属性。它还将最高线性度与24 dBm输出IP3，最高线性输出功率（+ 10 dBm P1dB）和低161 dBm/Hz本底噪声相结合。 ADL5375还提供-55 dBc的未调整边带抑制和-41 dBm的未调整载波馈通 - 无需在蜂窝无线电中最苛刻的应用中使用校准电路。

该器件允许用户关闭发射器，进一步简化了WiMAX和TDS-CDMA等时分应用中的小信号接收。

图1：ADI公司400 MHz至6 GHz ADL5375发送正交调制器。

Hittite Microwave的HMC597LP4E SiGe宽带直接转换I/Q解调器（图2）适用于高线性度通信接收器。该器件直接将RF信号转换为带宽高达600 MHz的I和Q基带信号。该器件针对100至4，000 MHz的接收器进行了优化，适用于各种应用，包括蜂窝，RFID，测试设备和宽带无线基础设施。

图2：Hittite的HMC597LP4E SiGe宽带直接转换I/Q解调器。

这款高度集成的器件具有片上RF巴伦。单个片外电容允许重新配置RF端口，在100至4，000 MHz频段内工作，无需额外的片外组件。其他值得注意的规格包括+25 dBm IIP3和+60 dBm IIP2，1，900 MHz，本地振荡器驱动电平为0 dBm。它还具有66 dB的LO至RF隔离，1，900 MHz时的噪声系数为15 dB，5 V电源的电流消耗仅为200 mA。该器件非常适用于软件无线电和其他多频段接收器应用。

凌力尔特公司的一个流行部件是200至6，000 MHz LTC5588-1（图3）正交调制器，具有超高OIP3（输出三阶截取）。该器件在2.14 GHz时提供30.9 dBm OIP3（无需校准）。它具有独特的简单校准功能，通过单引脚调整和直流输入电压进一步优化其OIP3，最高可达35.1 dBm。该线性度性能在6 MHz偏移时的噪声基底为-160.6 dBm/Hz。这些性能特性使变送器能够实现前所未有的动态范围性能。

图3：凌力尔特公司的正交调制器。

其他规格包括2.14 GHz时-56.6 dBc的图像抑制和-39.6 dBm的载波泄漏，同时无需校准即可为其输出提供5 dBm信号功率。

LTC5588-1的I和Q输入偏置为0.5 VDC共模电压，可与具有类似DC共模电压的市售D/A转换器直接兼容。 I和Q输入支持大于400 MHz的信号带宽。

采用紧凑的4 x 4 mm，24引脚QFN封装，LTC5588-1采用3.3 V电源供电，工作电流为300 mA。该器件具有使能引脚，允许芯片完全断电。在关断模式下，芯片消耗的睡眠电流小于900μA。