IQ調(diào)制解調(diào)是屬于零中頻架構(gòu)的一部分,調(diào)制是實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸的關(guān)鍵步驟。IQ調(diào)制是一種將信號(hào)從基帶轉(zhuǎn)換到高頻載波的技術(shù)。其中,I代表同相(in-phase),Q代表正交(quadrature)。在IQ調(diào)制過程中,原始信號(hào)被映射到二維直角坐標(biāo)系上,形成同相和正交分量。這些分量與載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜搬移。
那么為什么要用IQ調(diào)制呢?
調(diào)制過程:
1.將輸入的原始基帶信號(hào)進(jìn)行正交分解,得到兩個(gè)正交分量(I,Q)。
2.將得到的正交信號(hào)與載波信號(hào)分別相乘,然后相加,得到已調(diào)信號(hào)。
我們都知道對(duì)于數(shù)字信號(hào)來說真正的信號(hào)就是0和1,但是數(shù)字信號(hào)無法進(jìn)行無線遠(yuǎn)程傳輸,需要將0和1搭載在載波上(變成模擬信號(hào))才能傳輸
即cosω0t
一個(gè)模擬信號(hào)有三個(gè)衡量的維度,相位,頻率和幅度。Acos(ω0t +θ)
一個(gè)信號(hào)cosω0t,根據(jù)傅里葉變換,F(xiàn)(t)=Aπ[δ(ω+ω 0 )+δ(ω?ω 0)]
一個(gè)信號(hào)f=Asinω0t? 根據(jù)傅里葉變換, F(t)=Ajπ[δ(ω+ω 0 )-δ(ω?ω 0)]
可以看到模擬信號(hào),不管是sin還是cos,在頻域都包含了負(fù)頻域。
一個(gè)復(fù)信號(hào)f=Aejω0t=Acosω0t +Ajsinω0t 傅里葉變換F(t)=2πAδ(ω-ω 0 )
可以看到復(fù)信號(hào)即IQ調(diào)制方式,經(jīng)過傅里葉變換后只包含正頻域部分。
1.負(fù)頻率只有數(shù)學(xué)上的意義,并不實(shí)際占用帶寬,但是基帶信號(hào)調(diào)制到高頻之后,形成了關(guān)于ω0的對(duì)稱頻譜,原來的負(fù)頻率信號(hào)就占用了實(shí)實(shí)在在的頻率資源。
2.如果一個(gè)實(shí)信號(hào)的單邊頻帶寬B,考慮到負(fù)頻率頻譜,實(shí)際占的頻譜區(qū)域就是±B,所以通信中傳輸這樣的信號(hào)就需要占用2B的頻帶寬度。
從信號(hào)的角度分析來總結(jié),IQ調(diào)制降低了信號(hào)的帶寬,提升了頻譜的利用率。
IQ解調(diào)的過程
解調(diào)是把頻譜向下搬移,現(xiàn)代通信都是數(shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)是沒有中頻的, 需要將頻帶內(nèi)的信號(hào)的譜結(jié)構(gòu)原封不動(dòng)的下移到零中頻 。
但是,將接收到的實(shí)信號(hào)直接變到零中頻是不行的 ,因?yàn)閷?shí)信號(hào)存在共軛對(duì)稱的雙邊譜,隨著載頻的下移,正、負(fù)相互接近,到中頻小于信號(hào)頻帶一半時(shí),兩部分譜就會(huì)發(fā)生混疊。
解調(diào)過程:
1.在接收端,將接收到的已調(diào)信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行混頻,得到中頻信號(hào)。
2.?將中頻信號(hào)進(jìn)行正交分解,得到兩個(gè)正交分量(I,Q)。
3.將得到的正交信號(hào)分別通過低通濾波器,提取出原始基帶信號(hào)的正交分量(I,Q)。
4.將提取出的正交分量(I,Q)相加,得到原始基帶信號(hào)。
而IQ解調(diào)不同,因?yàn)镮和Q信號(hào)是正交的,雖然幅度相同,但是因?yàn)橄辔幌嗖?0°,不會(huì)發(fā)生混疊的現(xiàn)象。
綜上所述
IQ調(diào)制解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是:
帶寬降一半,頻譜利用率高,現(xiàn)代通信,頻譜資源是非常緊張的,在有效傳輸信息一樣的情況下,帶寬減半,意義重大。
ADC的采樣率降一半,因?yàn)閹挏p半,采樣率相對(duì)而言也減半,同樣的ADC的功率也會(huì)降低,對(duì)于追求高功率,低功耗的產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說,功耗也相當(dāng)重要。
避免發(fā)生采樣頻譜混疊。