(1)有号友问了关于IQ解调器的IRR的测试问题。
(2) 在哪会看到IQ解调器?
在ZIF和low IF接收机中[1],都有用到IQ解调器。IQ解调器,有一个重要的特性,就是镜像抑制特性。
IQ解调器的大概结构,如上图所示。有I和Q两路混频器,输入信号一样,但是本振信号相差90度。
(3)理想情况下(不考虑IQ不平衡)IQ调制和IQ解调的原理
理想情况下,不考虑IQ两路的不平衡的话[2],IQ调制和IQ解调,可以用上图中的公式进行理论推导,I路x(t)和Q路y(t),通过IQ调制和IQ解调后,可以完美的恢复出来。
可是,实际情况下,总是存在IQ两路的不平衡,那这个时候,解调出来的I路和Q路信号会怎么样呢?
(4) 考虑IQ不平衡时的IQ调制和IQ解调
由此可见,当IQ调制器和IQ解调器中存在IQ不平衡时,解调出来的信号,会有失真,而失真的程度则与IQ不平衡的程度相关。I通路和Q通路,本振之间,都会存在相位和幅度的不平衡,这里推导公式的时候,只把不平衡性设置在本振处,以简化分析。
(5) 在IQ调制器经常看到的指标
在IQ调制器的手册中,比如说LT5503,会有imag supression的指标。
这个指标,也是与IQ不平衡相关。
如果不存在IQ不平衡性,当输入信号x(t)和y(t)为两个相位相差90度的单音信号时,输出信号如下,即只存在一个有用边带。
但是,如果存在IQ不平衡性,那么,输出信号则变为:
也就是说,当IQ调制器中存在幅度和相位不平衡的时候,如果I路和Q路输入信号给的是相位相差90度的单音信号时,那么IQ解调器和正常的混频器一样,也会存在上下两个边带,只不过两个边带之间的幅度会有差别。
有用边带处的幅度与镜像边带处的幅度之间的差别,即为image supression,如下图所示。
如果极端一点,假设幅度不平衡为-1,即一路混频器没有工作,则上面的IQ调制器,就等同于一般的混频器,有用边带和镜像边带的幅度一样,即镜像抑制为0dB。
(6) 在IQ解调器中经常看到的指标
在IQ解调器的手册中,比如说LT5585,经常会看到imag rejection ratio这个指标。这个指标的定义,理解上与IQ调制器中的image supression有稍许不同[1][3]
由[1]的相关推导,可以得到IQ不平衡度与IR之间的关系。直接截取了下列公式,对于Sd和Sim的上面的等式能理解,但是下面的等式是怎么从第一个推出来的,数学能力有限,没看出道道来。数学能力强的号友,欢迎给点指点。
也就是说,输入端为有用信号的时候,在输出端的IF频率处会有信号输出,假设此时输出信号的幅度为A dB;当输入端为镜像信号的时候,在输出端的IF频率处也会有信号输出,假设输出信号的幅度为B dB,那么A和B之间的差值A-B,即为IRR(imag rejection ratio)。
而这个IRR值,也与IQ不平衡度相关。
但是,直观上来看,IQ解调器的IRR和IQ调制器的image supression,会有一些差别。
对于IQ调制器,给输入后,如果输入信号的频率与本振信号的频率不相等的话,有用边带和镜像边带都能在频谱上看到;但是,对于IQ解调器,由于有用信号和镜像干扰产生的信号,频率都在IF处,所以如果一起测试的话,那两者的频谱是重叠在一起的。因此,如果用单音来测试的话,应该是需要分别给有用信号和镜像干扰,然后分别测出输出信号的功率,即分两次来测试。
对于IQ解调器,我实际没有测试过IRR,只是从理论定义上来看,推测,如果是用单音来测试的话,应该是用上面说的方法。
参考文献:
[1] Qizheng Gu, RF SYSTEM DESIGN OF TRANSCEIVERS FOR WIRELESS COMMUNICATIONS
[2] 陈爱军,深入浅出通信原理
[3]https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/5585fb.pdf