為什么要采用IQ調(diào)制解調(diào)

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。