I/Q 解調(diào)的工作原理

　　IQ 解調(diào)

　　IQ 解調(diào)器的工作原理可通過將其 RF 輸入信號(hào) sRF(t) 表示為兩個(gè)雙邊帶調(diào)制正交載波的組合來說明：

　　(1)

　　如圖 A 所示，同相分量 I(t) 和正交分量 Q(t) 為基帶信號(hào)，可被視作一個(gè)產(chǎn)生 sRF(t) 的理想 IQ 調(diào)制器的輸入。

　　圖 A：IQ 調(diào)制和 IQ 解調(diào)的原理。

　　IQ 解調(diào)器通過充分利用 sI(t) 和 sQ(t) 之間的正交相位關(guān)系實(shí)現(xiàn)了 I(t) 和 Q(t)的理想重構(gòu)。按照希爾伯特 (Hilbert) 變換，-90o相移的頻域表示對(duì)應(yīng)于乘法：

　　(2)

　　它可將一個(gè)具有以ω=0 為中心的偶對(duì)稱的頻譜轉(zhuǎn)換為一個(gè)具有奇對(duì)稱的頻譜，反之亦然。因此，sI(t) 和 sQ(t) 的頻譜呈現(xiàn)出不同的對(duì)稱性;sI(t) 具有偶對(duì)稱，而 sQ(t) 則具有奇對(duì)稱。具有偶數(shù) LO (余弦) 的偶數(shù) RF 輸入分量 sI(t) 的下變頻恢復(fù) I(t)，而具有奇數(shù) LO (正弦) 的 sQ(t) 的下變頻則恢復(fù) Q(t)。偶數(shù)與奇數(shù)的交叉組合其結(jié)果為零。

　　LO 輸出之間的正交關(guān)系上的一個(gè)誤差φ 會(huì)在 I 通道與 Q 通道之間引起串?dāng)_。采用 I 相通道作為基準(zhǔn)時(shí)，一個(gè)偶數(shù)分量被引入 Q 通道 LO：

　　(3)

　　從而給 Q 通道輸出 Qout(t) 增添了一個(gè) I(t)：

　　(4)

　　鏡頻對(duì)消接收器

　　另一種 IQ 解調(diào)器應(yīng)用是具有非零中頻頻率的鏡頻抑制 / 對(duì)消接收器，如圖 B 所示。

　　圖 B：Hartley 鏡頻抑制接收器的工作原理。

　　I 通道保持了 RF 輸入信號(hào)中的對(duì)稱性，而 Q 通道則負(fù)責(zé)將偶數(shù)分量轉(zhuǎn)換為奇數(shù)分量 (反之亦然)。附加的 90o相移可恢復(fù) Q 通道中的原始對(duì)稱性，但信號(hào) s1(t) 和 s2(t) 所帶的符號(hào)相反;s2(t) 的中心頻率較高，因此其相位超前于 LO，而 s1(t) 的相位則滯后。與 I 通道相加將重構(gòu)下變頻信號(hào) s2(t);相減則重構(gòu) s1(t)。

　　當(dāng)存在一個(gè)正交相位誤差φ 或在 I 通道和 Q 通道之間存在增益失配α 時(shí)，鏡頻抑制 (IR) 性能下降。相位誤差會(huì)在通道之間引起串?dāng)_，增益失配則將由于加法器而導(dǎo)致不良對(duì)消：

　　(5)

　　圖 C 示出了針對(duì)不同增益與相位誤差組合的結(jié)果。小的增益誤差所造成的影響要比小的相位誤差更大。

　　圖 C：鏡頻抑制與相位誤差的關(guān)系曲線 (針對(duì)不同的增益誤差)。