图4. IQ调制频谱变换示意图
因采用双边带频谱描述信号,i(t) 和q(t) 实际带宽为双边带频谱带宽的一半,由上述推导可知,当经过IQ调制器上变频之后,整个双边带频谱搬移至射频,故输出的信号s(t) 的带宽相对于基带模拟IQ信号的带宽翻倍了。
在接收侧,射频调制信号可经过模拟IQ解调器解调,经过低通滤波器之后分别得到模拟I 和Q 信号。数学推导与IQ调制类似,此处不再赘述。图5给出了IQ解调器的整个图解过程,非常清晰地表明了如何由射频信号得到模拟IQ信号。
图5. IQ解调频谱变换示意图
3. IQ调制与解调的实现方法有哪些?
前面介绍调制及解调过程时,默认是按照模拟IQ调制/解调器介绍的。现实中绝大多数数字调制发射系统均是采用了模拟IQ 调制器,从测试设备的角度讲,矢量信号源也是采用了模拟IQ 调制器的架构。尽管如此,IQ 调制功能也是可以通过数字的方式实现的,称为数字IQ调制器,在数字侧完成符号映射及IQ 调制,从而得到具有载波的波形,最后经过DAC 直接播放出来。任意波信号发生器(AWG) 产生数字调制信号就是采用这种方式,但是DAC的时钟频率决定了能够输出的最高信号频率。
类似地,模拟IQ 解调器的功能也可以由数字方式实现,称为数字下变频。而且相对于模拟解调器而言,数字下变频应用更加广泛。其基本思路为:射频信号经过下变频至IF 频段,然后经过ADC 直接离散化,对离散的数据作数字下变频便可以得到数字IQ 信号,最后对IQ 数据进一步分析。现在的矢量信号分析仪基本都是采用这个架构,有的矢量信号分析采用示波器及分析软件的方案,也是应用了数字下变频技术,如图6所示,示波器的最大优势就是支持更高带宽信号的分析,这是矢量信号分析仪所远远不及的。