射頻調(diào)制器是一種提供基帶信號(hào)的電子設(shè)備，用于轉(zhuǎn)換射頻資源。有許多射頻調(diào)制器可用，但所有功能都以類似的方式工作。射頻調(diào)制器用于連接電視和其他設(shè)備的射頻調(diào)制器是一種允許同軸電纜通過更現(xiàn)代的連接發(fā)送信息的設(shè)備。

一、如何使用調(diào)制器連接電視、DVD 播放器和 VCR：

RF 調(diào)制器用于將來自 VCR、DVD 播放器、媒體播放器和游戲機(jī)等設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以由設(shè)計(jì)用于接收調(diào)制 RF 輸入的設(shè)備（例如，無線電和電視接收器）處理的格式。RF 調(diào)制器將 DVD 播放器（或攝像機(jī)或視頻游戲控制臺(tái)）的視頻（和/或音頻）輸出轉(zhuǎn)換為可分配給與電視電纜或天線輸入兼容的任何頻道的頻率。射頻調(diào)制器還可用于從 PAL 或 NTSC/ATSC 復(fù)合視頻、RGB 或其他復(fù)合 AV 源獲取音頻和視頻信號(hào)，并生成廣播射頻信號(hào)，這些信號(hào)可饋送到電視的天線/同軸連接器。

一、射頻調(diào)制器的工作原理：

1.1 二極管混合集成調(diào)制器的工作原理：

EKIN2-960 是典型的二極管混合集成調(diào)制器。下面以EKIN2-960為例介紹模擬調(diào)制器的工作原理。

如圖所示，調(diào)制器的混頻器由二極管管堆組成，移相網(wǎng)絡(luò)由LC移相器組成。從本振端口（LO端口）輸入功率為10dBm的載波信號(hào)，從本振端口（LO端口）輸入功率為10dBm的載波信號(hào)，將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)通過傳輸變壓器，分成幅度和相位相同的兩個(gè)通道，送入二極管管堆進(jìn)行混頻。混頻后的I、Q信號(hào)（接近本振頻率的頻率）從變壓器次級(jí)輸出，再經(jīng)過3dB定向耦合移相器，使混頻后的I、Q信號(hào)相移90度相加在一起. 最后，具有抑制邊帶的調(diào)制信號(hào)在調(diào)制器的射頻端輸出。如果基帶I和Q信號(hào)為同相正交幅度的單音信號(hào)，則輸出端的頻譜特性如下：

Fc 是載波中心頻率，fi 是基帶音頻信號(hào)頻率。調(diào)制后的理想頻譜特性應(yīng)該只有一個(gè)分量fc+fi，但由于非理想因素的存在，載波和無用邊帶并沒有被完全抑制。它們之間相對(duì)于增強(qiáng)信號(hào)功率（以功率 dBm 為單位）的差異分別是載波抑制和邊帶抑制。此外，由于混頻器的非線性，輸出頻率還包含基帶信號(hào)的二次、三次、四次、五次諧波和載波信號(hào)調(diào)制的頻率分量。

以EKIN2-960為例。本振是單雙轉(zhuǎn)換傳輸線變壓器，具有1:4阻抗轉(zhuǎn)換功能，即單端得到的阻抗是差分端阻抗的1/4。在本振信號(hào)的作用下，EKIN2-960內(nèi)部的兩個(gè)混頻二極管堆棧處于反復(fù)開關(guān)狀態(tài)。在任何時(shí)候，每個(gè)混頻器堆棧都有兩個(gè)串聯(lián)的二極管，因此傳輸線變壓器差分端的阻抗等于兩個(gè)二極管導(dǎo)通電阻之和（直流電阻）的1/2。二極管）。為了使本振端口的阻抗接近50歐，二極管的導(dǎo)通電阻一般接近200歐。

I、Q端口的信號(hào)為低頻基帶信號(hào)，端口阻抗等于兩個(gè)二極管的導(dǎo)通電阻（二極管的直流電阻）并聯(lián)，約為100歐。測(cè)量基帶端口的直流電阻，結(jié)果為70~80歐姆，更接近理想值。

EKIN2-960的內(nèi)部RF輸出端是一個(gè)3dB直接耦合移相器。耦合器是按照端口阻抗50歐設(shè)計(jì)的容性變壓器元件，所以射頻輸出端口的特性阻抗為50歐。

根據(jù)以上端口特性，本振和射頻端口設(shè)計(jì)為匹配50歐姆。基帶端口的信號(hào)功率是根據(jù)基帶信號(hào)的幅值，以信號(hào)源的內(nèi)阻和調(diào)制器基帶端口的阻抗為負(fù)載來計(jì)算基帶輸入功率值的。

1.2 Gilbert積分調(diào)制器的工作原理：

之所以稱為吉爾伯特集成調(diào)制器，是因?yàn)樗饕梢粋€(gè)本振功分移相器、兩個(gè)吉爾伯特混頻器和一個(gè)輸出功率合成放大器組成。核心部件─音源混頻器由吉爾伯特于1967年設(shè)計(jì)。

如圖所示，LOIN和LOIP為本振的差分輸入端，內(nèi)部連接了一個(gè)兩極放大移相網(wǎng)絡(luò)，以提高射頻移相器的相位正交性和幅度平衡。本振信號(hào)經(jīng)過移相放大，為后級(jí)吉爾伯特混頻器提供本振驅(qū)動(dòng)。

IBBP和IBBN，QBBP和QBBN是兩個(gè)正交基帶信號(hào)的差分輸入端，通過電壓電流轉(zhuǎn)換放大器送入吉爾伯特混頻器。I、Q信號(hào)在混頻器中混頻后直接與本振信號(hào)疊加，最后經(jīng)射頻放大器放大后輸出調(diào)制信號(hào)。

吉爾伯特集成調(diào)制器的本振端一般是差分的，因?yàn)椴罘州斎胗欣谔岣弑菊裥盘?hào)的抑制。原因是本振信號(hào)經(jīng)過差分放大器后，差分輸入形式可以最大限度地減少共模本振信號(hào)，從而提高調(diào)制器的載波抑制。

為了提高調(diào)制器射頻移相的精度，一般調(diào)制器的本振射頻移相部分包含一個(gè)由多級(jí)RC移相器和差分放大器組成的移相放大網(wǎng)絡(luò)。一些調(diào)制器射頻移相器的第一級(jí)是RC移相器，而一些第一級(jí)是差分放大器。在設(shè)計(jì)上，本振端口的差分輸入阻抗理論上應(yīng)該接近50歐的標(biāo)準(zhǔn)阻抗。本振輸入端放大器的偏置由調(diào)制器的能量提供。當(dāng)本振端內(nèi)部沒有集成隔直電容時(shí)，需要在本振輸入端增加一個(gè)隔直電容。

I、Q基帶信號(hào)輸入端內(nèi)部為差分放大器的輸入級(jí)，輸入阻抗一般為幾千歐。考慮到基帶信號(hào)中含有大量低頻成分，基帶端口應(yīng)用一般需要非直流連接。因此，差分放大器輸入端的直流偏置需要由外部電路提供。

I和Q信號(hào)分別在雙平衡混頻器中與本振信號(hào)混頻，疊加后通過差分放大器輸出。當(dāng)差分放大器為雙端輸出時(shí)，射頻端口的輸出結(jié)構(gòu)為差分形式。有的調(diào)制器在雙端輸出級(jí)后增加了單雙轉(zhuǎn)換匹配級(jí)，射頻輸出為單端形式。無論是單端還是差分形式，其輸出阻抗一般都接近50歐。射頻輸出級(jí)放大器的直流偏置由調(diào)制器的電源提供。當(dāng)射頻輸出端不包含隔直電容時(shí)，需要一個(gè)額外的隔直電容。

二、射頻調(diào)制器的發(fā)展趨勢(shì)：

射頻調(diào)制器的總體發(fā)展趨勢(shì)不斷向小型化、低成本、多功能化發(fā)展。傳統(tǒng)的二極管型射頻調(diào)制器采用手工工藝，指標(biāo)一致性差，成本高。一般市場(chǎng)價(jià)格在9美元左右。二極管型射頻調(diào)制器的發(fā)展趨勢(shì)之一是從手工制造工藝向LTCC（低溫烤瓷）工藝的轉(zhuǎn)變，大大降低了器件的體積和生產(chǎn)成本，提高了指標(biāo)的一致性。其代表器件有IQBG-2000等。

Gilbert集成調(diào)制器采用傳統(tǒng)IC工藝制作，體積成本更低，指標(biāo)一致性更高，整體射頻指標(biāo)優(yōu)于二極管集成調(diào)制器。適當(dāng)調(diào)整其靜態(tài)工作點(diǎn)后，部分類型器件的諧波抑制可達(dá)到60dBc以上。Gilbert 集成調(diào)制器通常具有附加功能，例如射頻輸出的關(guān)閉控制。ADI、RFMD等模擬IC廠商主要推薦此類射頻調(diào)制器。一般市場(chǎng)價(jià)格約為5美元。根據(jù)調(diào)制器的發(fā)展趨勢(shì)，在移動(dòng)通信頻段，吉爾伯特集成調(diào)制器將替代二極管集成調(diào)制器。

選擇點(diǎn)5：在選擇射頻調(diào)制器時(shí)，首選吉爾伯特集成調(diào)制器，其次選擇LTCC工藝的二極管集成調(diào)制器，最后選擇手工制作的二極管集成調(diào)制器。