跨元探索追蹤

2022-10-14|閱讀時間 ‧ 約 3 分鐘

【訊號調變】IQ調變器

●IQ 調變元件的產生

在實際的硬體設計考量上,很難根據輸入的訊息訊號來精確改變硬體電路中的高頻

載子正弦波的相位。而且操縱載子正弦波的強度和相位的硬體訊號調變器會很昂

貴，難以設計和製造。但是由於IQ調變器的誕生,徹底克服此一難題並大大擴增訊

號訊的領域

訊號基本數學模型如下:

根據以上的恆等式，發現正弦波和餘弦波的頻率是完全相同的，只是二者之間有

一個90度的相位差。這個現象的含義非常重要；基本上它意指我們只要操作分離

的I及Q輸入訊號的強度，就可以控制調變中的RF載子正弦波的振幅、頻率及相

位！利用這個方法，我們不再需要試圖直接修改RF載子正弦波的相位。

我們可以操縱輸入I及Q訊號的強度來獲得同樣的效果。當然，等式的後半段是一

個正弦波，前半段是餘弦波，因此我們必須在硬體電路中加入一項IQ調變器設

備，負責在用來做為I及Q混合器的載具訊號之間產生90度的相位移動， IQ調變

器的電路圖

圖中的X圈代表混合器，就是執行頻率加倍及將訊號升頻或降頻（這裡是升頻）

的設備。IQ調變器將I波型與RF載子正弦波混合，再將Q訊號與同樣的RF載子正

弦波混合，但是相位有90度的偏移。Q訊號從I訊號中減除（就像上面的第三行中

的等式一樣），產生最後的RF調變波型。

事實上，載子改變90度是I和Q資料的名稱的由來

I : 是同相(in-phase)資料（因為載子同相），

Q : 是正交(quadrature)資料（因為載子偏移90度）。

Quadrature 指Shifted (旋轉) 90度

當一對周期性信號相位相差 90 度時，它們被稱為⎾正交Quadrature˩

這種技術稱為正交升頻法(quadrature upconversion)，而同樣的IQ調變器可以

用於任何調變算法。

由於IQ調變器只會對I及Q波型振幅的變動做出反應，而代表訊息訊號中強度和相

位的I和Q資料可以任意改變。因此IQ調變器被設計成一個標準化元件。

●IQ調變元件的使用

●IQ Modulator / Demodulator

LO 振盪器:產生Sinωt 及 Cosωt 載波(Carrier)

LPF 低通濾波器:濾出 I 信號及Q信號

PF: 射頻

IF : 中頻

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