【毫米波雷達】接收機中爲什麼要把信號分成IQ兩路?

在許多雷達、聲納和通信系統中,一般都需要將接收器的中頻輸出信號變換爲正交的兩路基帶信號,即採用I、Q兩種通道來檢波,這到底是什麼原因呢?我一直有這個疑問,下面是我對一些網友回答的總結,僅供學習參考!!!

原因一:具有更大的動態範圍和更高的精度

由於保留了信號的相位信息,意味着如果信號相干的話,兩個基帶信號可以用來進行相干積累,因此,使用正交探測技術的IQ接收器比不使用正交探測技術的接收器,具有更大的動態範圍和更高的精度

原因二:I/Q兩路採樣可以降低採樣率

把要傳輸的數據分成並行的兩路(I和Q路)分別進行擴頻/加擾。分成兩路並行處理的目的是充分利用圖座圖進行調製,圖座圖有X和Y軸,正好對應I和Q路,I/Q兩路採樣可以降低採樣率,可以獲取信號的相位信息。

原因三:方便將信號採用覆信號的方法表示  

硬件電路一般都不支持複數運算,一般的方法是把實部,虛部分別方在不同的存儲區域,運算的時候分別按照實虛部運算!對此,我這樣理解,複數只是在學習過程中的一個概念,我們可以在做理論推導時使用,到了實際的應用(在硬件電路里編程實現我們前面推導的理論)必須把一個複數換成兩個實數,分別按照實數的運算法則運算,只是要時刻記住那個結果是實部,那個是虛部?不知道這樣理解對嗎?

 

還有一個網友的回覆如下:

在通信系統中, 信號就是調製和解調所要傳送的信息。
而在數字通信系統中,傳送的信息是數據。數字調製是將數據數據載在射頻載波的過程,而解調則是將數據數據從射頻信號中取出的過程。
射頻載波信號A cos(2πfct+θ)可供改變的參數只有振幅、頻率和相位三種。
改變載波振幅的調變方式稱爲調幅(AM);
改變載波頻率方式稱爲調頻(FM);
改變載波相位的調變方式稱爲相位調變(PM)。
由於相位的微分即是頻率,所以載波信號的振幅和相位可以說是兩個主要的調製變量。如果把調製中載波振幅和相位的信息記錄下來,即A與θ,並以二維空間的兩個變量分別代表振幅和相位,那麼極座標上任意點到原點的距離和相角,正好可以代表載波的振幅和相位,也可以說是代表載波的被調製情況。
極座標方式的調製表示方法可轉化爲直角座標方式,也就是I-Q圖。載波振幅和相位可記錄爲二維空間上的一點,而這一點所代表的向量,在橫軸和縱軸上的投影分別爲I值和Q值。I爲同相位(In-phase)分量,代表向量在橫軸上的投影;Q爲90度相移(Quadrate)分量,代表向量在縱軸上的投影。這樣調製後的數據就分成了兩路,同相(I)和正交(Q)分量,這兩個分量是正交的,相位相差90度,並且互不相干。調製後我們再分開處理IQ兩路,進行中頻和射頻處理,最後再DAC前合成一路(相加),然後天線發射。在接收端用正交調製相反算法分出IQ兩路,分別處理,然後又變成一路供CPU處理。其實這裏的調製方式屬於通信技術中常用的相干調製的範疇,當然相干調製不一定是正交的,正交適應於BPSK、QPSK中,8PSK等八相以上調製。
特點:1.從傳輸線角度來看,I/Q信號是一種雙線傳輸模式,能量主要集中在兩線之間。與外界關係不大。以此可以抗擊共模干擾。當然,雙線間迴路面積要小些是前提。
           2.IQ信號本身和抗干擾沒多大關係,現代通信系統爲了使頻譜利用率更高,所以用了許多種矢量調製,如BPSK、QPSK、QAM等等。作爲覆信號,可以應用單邊帶形式,節省了信道資源。
           3.可以作爲覆信號使用,這樣在解決很多問題時,會非常方便,比如,我們在仿真中通常可以使用覆信號來所運算,這裏的I路就是覆信號的實部信號,Q路就是覆信號的虛部信號。同時對於數字信號而言是不會區分一個信號是不是矢量的,所以採用IQ調製這種方式,應很好地使數字和模擬之間塔起了矢量的橋樑。 
          4.將數據分爲I、Q正交的兩路來傳輸,可以降低每路的傳輸速率爲一半,這樣可以在低速率信道上傳輸。

還有一篇寫得很好的IQ信號調製的文章:http://www.ni.com/tutorial/4805/en/

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

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