模拟乘法器和射频调制器:介绍和应用

照顾一个孩子很容易。他或她通常会忙于画画、玩具或在Youtube上看一些动画片，不会引起任何骚动。但是，在同一个地方有两个安静的孩子，通常会把你的家变成一个狂野的马戏团。

笑声、喊叫、跑来跑去和偶尔的争吵很快就打破了你家里的平静团结。你可能会认为，按照加法或乘法的过程，一个安静的孩子加上一个安静的孩子，或者一个安静的孩子乘以2，仍然会得到一个安静的环境。显然，数学的基本原理并不适用于幼儿。

除了为人父母，你还应该了解电子器件中乘数器和调制器之间的区别。这两个组件可能看起来相似，但当你深入研究它们的运作方式时，这些相似之处就消失了。

什么是乘数和调制器?

乘法器的工作原理是将两个模拟信号放在其输入端，并产生一个输出信号，该输出信号是两个输入的乘积。输出信号的幅值是输入信号幅值的乘积。当输入的两个频率都经过相同的函数时，从乘法器中得到一个新的频率。

然而，调制器不仅仅是将两个不同的信号相乘。调制器上的两个输入通常被称为信号输入和载波输入。调制器通常被建模为一个乘数与限制增益放大器载波信号之前，它被馈送到载波输入。

调制器的输出是输入信号和载波信号的符号的乘积。一般来说，载波信号的幅度比输入信号大得多。当载波输入在正区域时，信号输入乘以+1。当载波信号处于负范围时则相反，这导致信号输入乘以-1。

乘法器与调制器中的信号处理

给出了乘法器和调制器的基本数学模型

Vo(t) =½AsAc[cos((ωs + ωc)t) + cos(ωs - ωc)t))]

然而，在乘法器和调制器中产生的输出信号如何实现方面存在巨大差异。

由乘法器产生的输出信号是两个输入信号的幅值和信号之间的直接乘法。因此，输出信号具有新的振幅和频率的波形。

调制器和乘法器产生不同的输出信号。

然而，调制器的操作涉及到将输入信号与基于载波信号振幅的变化极性相乘。此操作将在结果输出信号中生成多个频率。调制器上的数学运算产生用傅立叶级数表示的奇次谐波。

K (cos(ωct) - 1/3cos(3ωct) + 1/5cos(5ωct)——1/7cos(7ωct) +…]

乘数器和调制器之间的另一个显著区别是，载波信号的变化在前者上是明显的，而在后者上则不明显。这意味着发生在乘数载波输入上的噪声不会影响输出的信号质量。

设计中使用模拟乘法器和射频调制器

虽然乘数和调制器在操作上本质上是不同的，但忽略前者而忽略后者是错误的。这两个模块在不同的应用程序中有实际用途。乘法器用于模拟信号之间的算术运算。它是仪表设计的理想选择，如瓦特表，流量计，或相位检测器。高速乘法器也用于VLSI设计的乘法过程。

调制器通常用于射频通信。用信息信号调制载波，然后从发射机放大和广播。模拟调制通常使用振幅调制(AM)等技术，调频(FM)相位调制(PM)。

调制器通常用于射频传输。

根据您在设计中要实现的目标，选择乘法器或调制器可能会导致相当大的差异。无论您的选择如何，使用模拟信号和高速信号进行设计的基本原则都适用。信号完整性最佳实践例如保持有噪声的数字信号远离，确保适当的返回路径，接地分离，以及其他减少技术的应用。

无论是模拟通信还是射频，拥有SPICE仿真软件将有利于您的设计完整性。能够考虑衰减、失真和噪声，并将模拟结果直接带入布局和交换，直到实现设计所需的完整性，这应该是一个快速而无缝的过程。

此外，在SPICE仿真工具中设置振幅、频率或相位调制的最小值和最大值将确保您的设计既能接收信号，又能考虑接收过程中产生的噪声。确保您的SPICE仿真工具能够考虑频率和时域，并提供准确的组件公差规范。

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