【毫米波雷达】接收机中为什么要把信号分成IQ两路?

在许多雷达、声纳和通信系统中,一般都需要将接收器的中频输出信号变换为正交的两路基带信号,即采用I、Q两种通道来检波,这到底是什么原因呢?我一直有这个疑问,下面是我对一些网友回答的总结,仅供学习参考!!!

原因一:具有更大的动态范围和更高的精度

由于保留了信号的相位信息,意味着如果信号相干的话,两个基带信号可以用来进行相干积累,因此,使用正交探测技术的IQ接收器比不使用正交探测技术的接收器,具有更大的动态范围和更高的精度

原因二:I/Q两路采样可以降低采样率

把要传输的数据分成并行的两路(I和Q路)分别进行扩频/加扰。分成两路并行处理的目的是充分利用图座图进行调制,图座图有X和Y轴,正好对应I和Q路,I/Q两路采样可以降低采样率,可以获取信号的相位信息。

原因三:方便将信号采用复信号的方法表示  

硬件电路一般都不支持复数运算,一般的方法是把实部,虚部分别方在不同的存储区域,运算的时候分别按照实虚部运算!对此,我这样理解,复数只是在学习过程中的一个概念,我们可以在做理论推导时使用,到了实际的应用(在硬件电路里编程实现我们前面推导的理论)必须把一个复数换成两个实数,分别按照实数的运算法则运算,只是要时刻记住那个结果是实部,那个是虚部?不知道这样理解对吗?

 

还有一个网友的回复如下:

在通信系统中, 信号就是调制和解调所要传送的信息。
而在数字通信系统中,传送的信息是数据。数字调制是将数据数据载在射频载波的过程,而解调则是将数据数据从射频信号中取出的过程。
射频载波信号A cos(2πfct+θ)可供改变的参数只有振幅、频率和相位三种。
改变载波振幅的调变方式称为调幅(AM);
改变载波频率方式称为调频(FM);
改变载波相位的调变方式称为相位调变(PM)。
由于相位的微分即是频率,所以载波信号的振幅和相位可以说是两个主要的调制变量。如果把调制中载波振幅和相位的信息记录下来,即A与θ,并以二维空间的两个变量分别代表振幅和相位,那么极坐标上任意点到原点的距离和相角,正好可以代表载波的振幅和相位,也可以说是代表载波的被调制情况。
极坐标方式的调制表示方法可转化为直角坐标方式,也就是I-Q图。载波振幅和相位可记录为二维空间上的一点,而这一点所代表的向量,在横轴和纵轴上的投影分别为I值和Q值。I为同相位(In-phase)分量,代表向量在横轴上的投影;Q为90度相移(Quadrate)分量,代表向量在纵轴上的投影。这样调制后的数据就分成了两路,同相(I)和正交(Q)分量,这两个分量是正交的,相位相差90度,并且互不相干。调制后我们再分开处理IQ两路,进行中频和射频处理,最后再DAC前合成一路(相加),然后天线发射。在接收端用正交调制相反算法分出IQ两路,分别处理,然后又变成一路供CPU处理。其实这里的调制方式属于通信技术中常用的相干调制的范畴,当然相干调制不一定是正交的,正交适应于BPSK、QPSK中,8PSK等八相以上调制。
特点:1.从传输线角度来看,I/Q信号是一种双线传输模式,能量主要集中在两线之间。与外界关系不大。以此可以抗击共模干扰。当然,双线间回路面积要小些是前提。
           2.IQ信号本身和抗干扰没多大关系,现代通信系统为了使频谱利用率更高,所以用了许多种矢量调制,如BPSK、QPSK、QAM等等。作为复信号,可以应用单边带形式,节省了信道资源。
           3.可以作为复信号使用,这样在解决很多问题时,会非常方便,比如,我们在仿真中通常可以使用复信号来所运算,这里的I路就是复信号的实部信号,Q路就是复信号的虚部信号。同时对于数字信号而言是不会区分一个信号是不是矢量的,所以采用IQ调制这种方式,应很好地使数字和模拟之间塔起了矢量的桥梁。 
          4.将数据分为I、Q正交的两路来传输,可以降低每路的传输速率为一半,这样可以在低速率信道上传输。

还有一篇写得很好的IQ信号调制的文章:http://www.ni.com/tutorial/4805/en/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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