在前面關於數字調製的文章中分別介紹了 IQ 調製的基本理論及調製解調的數學解析及圖解過程,闡述了常見的數字調製方式,並解釋了為什麼經過 IQ 調製器之後帶寬會翻倍的原因。本文將著重介紹模擬 IQ 調製器的特性,為後面的 IQ 調製性能驗證測試作準備。
模擬 IQ 調製器包含 Mixer,在上變頻的過程中,勢必會產生鏡頻產物。當輸出無頻偏信號時,即信號中心頻率與調製器的 LO 信號頻率相同時,相當於採用的是 Zero-IF 機制,鏡頻產物與信號本身不可分割,即使通過濾波器也無法濾除鏡頻。慶幸的是,採用IQ調製及解調器,即使存在鏡頻產物,依然可以恢復出原始的IQ信號。這也是為什麼模擬 IQ 調製器之後不需要鏡頻抑制濾波器的原因。
由於這種正交架構,IQ 調製器本身是具有一定鏡頻抑制能力的,但是只有在輸出具有一定頻偏的信號時,即信號中心頻率與 LO 信號頻率不同時,才能體現出鏡頻抑制特性。下面將通過一些特殊的基帶 IQ 信號進行解析分析,闡述影響鏡頻抑制特性的因素,及如何改善鏡頻抑制特性。
1. IQ 信號幅度平衡性對鏡頻抑制的影響。IQ信號幅度不平衡(即幅度不同),要麼是輸入至調製器的 I 和 Q 信號的幅度不平衡,要麼是調製器具有一定的增益不平衡 (即 I 和 Q 兩路的增益不同),這些都會影響對鏡頻的抑制能力。
令 , ,則經過IQ調製輸出的射頻信號 為
積化和差得
當 時,射頻信號中只有上邊帶 分量;
當 時,射頻信號中只有下邊帶 分量;
當 時,射頻信號中同時包含上邊帶 和下邊帶 兩個分量。
以上通過解析方式介紹了 IQ 調製器的鏡頻抑制特性,其實通過圖解方法也可以清晰簡便地進行說明。下面考慮 的情況,圖 1 給出了載波信號的傅里葉變換,這是雙邊帶頻譜,基帶信號經過 IQ 調製器實現了頻譜的搬移,圖2分別給出了調製器兩個支路上的頻譜變換情況,最終經過合路器合路後,下邊帶分量相互抵消,只剩下上邊帶分量。