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  • IQ基础

     

    I: in-phase 表示同相
    Q: quadrature 表示正交,与I 相位差90 度。

    现在来解释IQ信号的来源:

      最早通讯是模拟通讯,假设载波为cos(a),信号为cos(b),那么通过相位频谱搬移,就得到了

    cos(a)*cos(b)=1/2[cos(a+b)-cos(a-b)]

      这样在a 载波下产生了两个信号,a+b 和a-b, 而对于传输来说, 其实只需要一个信号即可,也就是说两者选择一个即可,另外一个没用,需要滤掉。但实际上滤波器是不理想的,很难完全滤掉另外一个,所以因为另外一个频带的存在,浪费了很多频带资源。

      进入数字时代后,在某一个时刻传输的只有一个信号频率,比如 :0,假设位900MHz;1,假设为901MHz,一直这两个频率在变化而已,并且不可能同时出现。这个不同于模拟通讯信号,比如电视机,信号的频带就是6.5MHz。还有一个严重的问题,就是信号频带资源越来越宝贵,不能再像模拟一样这么简单的载波与信号相乘,导致双边带信号。

    大家最希望得到的就是输入a信号和b信号,得到单一的a+b或a-b即可。基于此目的,我们就把这个公式展开:

    cos(a-b)=cos(a)cos(b)+sin(a)sin(b)

    这个公式清楚的表明,只要把载波a和信号b相乘,之后他们各自都相移90度相乘,再相加,就能得到a-b信号了。这个在数字通讯,当前的半导体工艺完全可以做到:

    1.数字通讯,单一时间只有一个频点,所以可以相移90度。

    2.相加器、相乘器技术很容易实现。

     

    接下来就很好办了,大家知道I 就是cos(b),Q 就是sin(b)

    对这两个信号进行组合:

    cos(b), sin(b);cos(b), -sin(b);-cos(b), sin(b);-cos(b), -sin(b)

    这个就是IQ 信号的四相调制了。

     

    在通信系统中,语音信号就是调变(即调制)和解调所要传达的信息。而在数字通信系统中,传送的信息是数据。数字调变是将数据载在射频载波的过程,而解调则是将数据从射频信号中取出的过程。

     射频载波信号Acos(2πfct+θ)可供改变的参数只有振幅、频率和相位三种。

    改变载波振幅的调变方式称为调幅(AM);改变载波频率方式称为调频(FM);改变载波相位方式称为相位调变(PM)

    由于相位的微分即是频率,所以载波信号的振幅和相位可以说是两个主要的调变变量。如果把调变中载波振幅和相位的信息记录下来,并以二维空间的两个变量分别代表振幅和相位,那么极坐标上任意点到原点的距离和相角,正好可以代表载波的振幅和相位,也可以说是代表载波的调变情况。

     极坐标方式的调变表示方法可转化为直角坐标方式,也就是I-Q 图。载波振幅和相位可记录为二维空间上的一点,而这一点所代表的向量,在横轴和纵轴上的投影分别为I 值和Q 值。I 为同相位(In-phase )分量,代表向量在横轴上的投影;Q 为90度相移( Quadrate )分量,代表向量在纵轴上的投影。

    I-Q 的调变信号可由同相载波和90度相移的载波相加合成,在电路上下直接牵涩到载波相位的改变,所以比较好实现.其次,通常I-Q 图上只有几个固定点,简单的数字电路就足以腾任编码的工作。而且不同调变技术的差异只在于I-Q 图上点的分布不同而已,所以只要改变I-Q 编码器,利用同样的调变器,便可得到不同的调变结果。

    I-Q 解调变的过程也很容易, 只要取得和发射机相同的载波信号,解调器的方块图基本上只是调变器的反向而已。从硬件的开点而言,调变器和解调器的方块图上,没有会因为I-Q 值的不同(不同的I-Q 调变技术)而必须改变的部份,所以这两个方块图可以应用在所有的I-Q 调变技术中。

     参考:https://wenku.baidu.com/view/020c6c5aa21614791711287f.html

    IQ调制原理 参考:https://www.cnblogs.com/ylsm-kb/p/8854983.html

    参考:https://www.mobibrw.com/2018/12118

     

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