雖然許多有關(guān)調(diào)制的描述都將其描繪成一種乘法過程，但實際情況更為復(fù)雜。
首先，為清晰起見，若信號Acos(ωt)和未調(diào)制的載波cos(ωt)施加于理想乘法器的兩路輸入，則我們將得到一個調(diào)制器。這是因為兩個周期波形Ascos(ωst)和Accos(ωct)施加于乘法器(為便于分析，假定比例因子為1 V)輸入端，產(chǎn)生的輸出為：
但在大多數(shù)情況下，調(diào)制器是執(zhí)行此功能更好的電路。調(diào)制器(用來改變頻率的時候也稱為混頻器)與乘法器密切相關(guān)。乘法器的輸出是其輸入的瞬時積。調(diào)制器的輸出是該調(diào)制器其中一路輸入的信號(稱為信號輸入)和另一路輸入的信號符號(稱為載波輸入)的瞬時積。圖1顯示了調(diào)制函數(shù)的兩種建模方法：作為放大器使用，通過載波輸入上的比較器輸出切換正增益和負(fù)增益;或者作為乘法器使用，并在其載波輸入和其中一個端口之間放置一個高增益限幅放大器。兩種架構(gòu)都可用來形成調(diào)制器，但開關(guān)放大器架構(gòu)(用于AD630平衡調(diào)制器中)運行較慢。大多數(shù)高速IC調(diào)制器含有一個跨導(dǎo)線性乘法器(基于吉爾伯特單元)，并在載波路徑上有一個限幅放大器，用來過驅(qū)其中一路輸入。該限幅放大器可能具有高增益，允許低電平載波輸入——或者具有低增益和干凈的限幅特性，從而要求相對較大的載波輸入以正常工作。
圖1.調(diào)制函數(shù)的兩種建模方法
出于某些原因，我們使用調(diào)制器而非乘法器。乘法器的兩個端口均為線性，因此載波輸入的任何噪聲或調(diào)制信號都會與信號輸入相乘，降低輸出;同時，大多數(shù)情況下可忽略調(diào)制器載波輸入的幅度變動。二階特性會導(dǎo)致載波輸入的幅度噪聲影響輸出，但最好的調(diào)制器都會盡可能減少這種影響，因此不納入本文的討論范圍。簡單的調(diào)制器模型使用由載波驅(qū)動的開關(guān)。(理想)開路開關(guān)具有無限大的電阻和零熱噪聲電流，且(理想)閉路開關(guān)具有零電阻和零熱噪聲電壓;因此，雖然調(diào)制器的開關(guān)并非理想，但相比乘法器而言，調(diào)制器依然具有較低的內(nèi)部噪聲。另外，比起乘法器，設(shè)計與制造類似的高性能、高頻率調(diào)制器也更為簡便。
與模擬乘法器相同，調(diào)制器將兩路信號相乘;但與模擬乘法器不同的是，調(diào)制器的乘法運算是非線性的。當(dāng)載波輸入的極性為正時，信號輸入乘以+1;而當(dāng)極性為負(fù)時，則乘以-1.換言之，信號乘以載波頻率下的方波。
頻率為ωct的方波可使用傅里葉序列的奇次諧波表示：
對該序列求和：[+1， -1/3， +1/5， -1/7 + ……]其值為π/4.因此，K數(shù)值為4/π，這樣當(dāng)正直流信號施加到載波輸入時，平衡調(diào)制器可作為單位增益放大器使用。
載波幅度并不重要，只要它足夠大，可驅(qū)動限幅放大器即可;因此，由信號Ascos(ωst)和載波cos(ωct)驅(qū)動的調(diào)制器產(chǎn)生的輸出即為信號與載波平方的乘積：
該輸出包含下列項的頻率之和與頻率之差：信號與載波、信號與載波的所有奇次諧波。理想的完美平衡調(diào)制器中不存在偶次諧波乘積。然而在真實調(diào)制器中，載波端口的殘余失調(diào)會導(dǎo)致低電平偶次諧波乘積。在許多應(yīng)用中，低通濾波器(LPF)可濾除高次諧波乘積項。請記住，cos(A) = cos(-A)，因此cos(ωm - Nωc)t = cos(Nωc -ωm)t，并且無需擔(dān)心“負(fù)”頻率。濾波處理后，調(diào)制器輸出可計算如下：
它和乘法器輸出的表達(dá)式一致，只是增益稍有不同。在實際系統(tǒng)中，增益采用放大器或衰減器進(jìn)行歸一化，因此此處無需考慮不同系統(tǒng)的理論增益。
在簡單的應(yīng)用中，顯然使用調(diào)制器優(yōu)于使用乘法器，但如何定義“簡單”?調(diào)制器用作混頻器時，信號與載波分別為頻率等于f1和fc的簡單正弦波，未經(jīng)濾波處理的輸出包含頻率和( f1 + fc)與頻率差( f1 - fc)，以及信號與載波奇次諧波的頻率和與頻率差( f1 + 3fc)、( f1 - 3fc)、( f1+ 5fc)、( f1 - 5fc)、( f1 + 7fc)、( f1 - 7fc)…。經(jīng)LPF濾波之后，預(yù)計僅得到基波項( f1 +fc)和(f1 -fc)。
然而，若( f1 + fc) > ( f1 - 3fc)，將無法使用簡單的LPF區(qū)分基波與諧波項，因為某個諧波項的頻率低于某個基波項。這并非屬于簡單的情況，因此需進(jìn)一步分析。
如果假設(shè)信號包含單一頻率f1，或假設(shè)信號更復(fù)雜，分布在頻段f1至f2中，則我們便可分析調(diào)制器的輸出頻譜，如下圖所示。假設(shè)完美平衡的調(diào)制器不存在信號泄漏、載波泄漏或失真，則輸出不含輸入項、載波項和雜散項。輸入以黑色表示(或在輸出圖中以淺灰色表示，哪怕實際上并不存在)。
圖2顯示輸入——位于f1至f2頻段內(nèi)的信號，以及頻率為ffc的載波。乘法器不含下列奇次載波諧波：1/3(3fc)、1/5(5fc)、1/7(7fc)…，以虛線表示。請注意，小數(shù)1/3、1/5和1/7表示幅度，而非頻率。
圖2.輸入頻譜，顯示信號輸入、載波和奇次載波諧波[!--empirenews.page--]
圖3.使用LPF的乘法器或調(diào)制器輸出頻譜
圖4.未經(jīng)濾波處理的調(diào)制器輸出頻譜
若信號頻帶( f1至f2)位于奈奎斯特頻帶(直流至fc/2)內(nèi)，則截止頻率高于2fc的LPF將使調(diào)制器具有與乘法器相同的輸出頻譜。若信號頻率高于奈奎斯特頻率，則情況更復(fù)雜。
圖5顯示信號頻帶正好低于fc時將發(fā)生的情況。依然有可能分離諧波項和基波項，但此時需使用具有陡峭滾降特性的LPF。
圖6顯示由于fc位于信號通帶內(nèi)，諧波項疊加(3fc - f1) < ( fc + f1)，因此基波項不再能夠通過LPF與諧波項分離。所需信號此時必須通過帶通濾波器(BPF)進(jìn)行選擇。
所以，雖然調(diào)制器在大部分變頻應(yīng)用中優(yōu)于線性乘法器，但設(shè)計實際系統(tǒng)時必須考慮到它們的諧波項。
圖5. 信號大于fc/2時的輸出頻譜
圖6. 信號超過fc時的輸出頻譜
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