IQ 解調

IQ 解調器的工作原理可通過(guò)將其 RF 輸入信號 sRF(t) 表示為兩個(gè)雙邊帶調制正交載波的組合來(lái)說(shuō)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，可被視作一個(gè)產(chǎn)生 sRF(t) 的理想 IQ 調制器的輸入。

圖 A：IQ 調制和 IQ 解調的原理。

IQ 解調器通過(guò)充分利用 sI(t) 和 sQ(t) 之間的正交相位關(guān)系實(shí)現了 I(t) 和 Q(t)的理想重構。按照希爾伯特 (Hilbert) 變換，-90o相移的頻域表示對應于乘法：

                                          (2)

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

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 通道之間引起串擾。采用 I 相通道作為基準時(shí)，一個(gè)偶數分量被引入 Q 通道 LO：

(3)

從而給 Q 通道輸出 Qout(t) 增添了一個(gè) I(t)：

 (4)

鏡頻對消接收器

另一種 IQ 解調器應用是具有非零中頻頻率的鏡頻抑制 / 對消接收器，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 輸入信號中的對稱(chēng)性，而 Q 通道則負責將偶數分量轉換為奇數分量 (反之亦然)。附加的 90o相移可恢復 Q 通道中的原始對稱(chēng)性，但信號 s1(t) 和 s2(t) 所帶的符號相反；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 通道相加將重構下變頻信號 s2(t)；相減則重構 s1(t)。

當存在一個(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 )在通道之間引起串擾，增益失配則將由于加法器而導致不良對消：

  (5)

圖 C 示出了針對不同增益與相位誤差組合的結果。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(xiàn) (針對不同的增益誤差)。