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号友的灵魂一问,让我IQ调制解调又有了一点新认识

8月前浏览3422
(1) 碎碎念

今天看了通信原理的连载24~25。

号友A给我发了一个B站的视频,想让我缓解一下对职业的焦虑,因为他看到我以前有篇文章,露出点AI对职业生涯冲击的焦虑。

谢谢号友的惦记。

我有时候觉得,我的情绪和记忆都非常短暂。对生活的热爱,也是时高时低,不过,好在,一般坏的情绪,睡一觉也就都没有了,如果第二天,没有被再次激发,一般就不会再想起来。

(2) 号友的灵魂一问

关于昨天发的负频率的文章,号友B发来他的见解。虽然最后讨论下来,我们俩谁也没说服谁,还是有点小分歧,但是大体上观点是一致的。

号友的灵魂一问,我感觉让我对负频和正交调制器,正交解调器,理解的更加深刻了。

我想过没,我真的没有想过。

不过,要是放在以前想,可能也想不出啥道道来,只是徒增伤感。现在想,刚刚好。

为啥呢?

首先,我借着做课程,逼着自己,把SystemVue的系统仿真学习了,调制信号,射频通道,ADC,都可以放到链路里面去仿真。因为要仿真调制信号,所以又看了点基带的内容。因此,虽然手头没有测试环境,但是我可以搭建仿真环境。

还有,最近一直在看论坛连载"深入浅出通信原理",每天看个2~4个连载。以前看的时候,不知道这些知识点会用在哪。现在发现,理解这个,非常适合。

我在思考号友的问题的时候,感觉这些孤立的知识点,在我脑海里串起来了。但是串的对不对,可能还需要等待时间的检验,大家还是辩证的看哈。

(3) 将发射接收系统,看成IQ调制+IQ解调

虽然射频工程师在调试部件的时候,接触到的都是单音信号,比如测个驻波,测个增益啥的;但是部件连成射频系统后,系统其实处理的是调制信号。

假设调制方式为QPSK。

为了便于分析,讲整个从发射到接收的系统,简化为IQ调制+IQ解调两部分,撇除掉各种不理想的特性。

(4) ADC的单I和ADC的IQ频谱

我看了一下两种ADC的器件框图,一个是AD9634,一个是AD6676。

AD9634的系统框图如下图所示,可以看到,除了辅助电路外,通路上只有一个pipeline的ADC。

AD6676的系统框图如下图所示,可以看到,通路上除了ADC外,还有QDDC,抽取滤波器。QDDC,全称是quadrature digital downconverter,即正交数字下变频器。

在手册上,有这样一段话,所以,我觉得,这边的QDDC,就是充当IQ解调器的功能(网那边的做基带算法的号友,可以帮忙确认一下)。

再结合上面的IQ调制+IQ解调的频谱的变化,我大概得出的结论是,如果啥啥都是理想的话,那ADC单I路的信号,就是原始输入的I信号;ADC的IQ信号,也就是原始输入的IQ信号。按我的理解,就是I信号是实信号,IQ信号有点不好说。

(5) 先假设IQ调制器的输入分别是sin和cos函数,理论分析一下频谱

假设IQ调制器的输入分别是I为sinw0t和Q为cosw0t,先理论分析一下单I信号以及IQ信号应该是怎么样的。由前面可知,ADC单I路的信号,恢复出来,应该就是原始输入的I信号,而ADC的IQ信号,也就是原始输入的IQ信号(理想情况下)。

首先,单I路信号的幅度谱,如下图所示,即是单音信号的幅度谱。

再者,IQ信号的幅度谱,如下图所示。

(6) SystemVue建模仿真+用TI软件看频谱

上图是SystemVue的原理图框图,I路输入的是sin信号,从sink处的图形可以看出;Q路输入的是cos信号,从sink处读出的图形也可以看出。然后经过正交调制器,再经过ADC。

这边ADC模型,当输入信号是complex envelope的时候,信号分别从I路和Q路出来,从外部看上去的作用和IQ解调器一致,所以这边就直接用普通的ADC模型,来替代具有QDDC的ADC。

ADC出来的I路信号和Q路信号,导入TI的HSDCPro软件,进行分析,分析结果如下图所示。

可以看到,仿真出来的频谱结果,与理论分析的频谱结果是一样的。

(7)如果IQ调制产生了QPSK信号

理论分析,可以见文献[2].

仿真原理图如下图所示:

仿真出来的结果,代入到TI的小软件进行计算,结果为:

文献[2]中进行理论分析的时候,中心频率处的上下是不对称的,应该是为了分析看起来更清楚点(实际会有这样一边低一边高的频谱么?);仿真的时候,中心频率处,看上去比较对称。

但是总体来说,由于基带信号的调制带宽,使得I路频谱和IQ频谱的频率范围一致,虽然里面包含的东西并不一样。并不像单音信号进去的时候,明显的看到一个有正负频,一个只有负频率,

参考文献:

[1] https://web.mit.edu/6.02/www/f2006/handouts/Lec9.pdf

[2] https://www.dsprelated.com/showarticle/192.php


来源:加油射频工程师
System电路系统仿真ADS通信理论
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首次发布时间:2024-03-08
最近编辑:8月前
加油射频工程师
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