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1、:二护、一(约妇年第,导5期上海航夭漏幻..‘、IQ信号的获取及误差分析杨平(上海航天局第八O四研究所)IQ。分析结果表明,文摘对获得数字信号的几种典型来样方法进行了分析对中频信号直接进行正交采样的单通道处理是一种较好的方:法它只需要一个A/D,。贝塞尔内变夜器而且还能得到所需IQ通道正交及平衡性较详细地描述了用中点。,10信号幅度相位梭来实现中频直接正交采样的原理及硬件实现最后给出了检测,误差的计算公式并完成了计葬机愉入实际IQ数据的接口电路及时此数据进行分析的软件。所举例子说明,分析所得。IQ
2、信号的相位和幅度误差均符合理论值‘咬,,,‘,主班词模数转换信号处理内擂法正交来样+IQ信号2)。它仅需要一路,法(图A/D变换器直1引言接对中频/高频(IF/RF)信号进行采样,和量化而且采样速率只要按照尼奎斯特定。、、导航及声纳等系统中,理礴是复带带宽的要求即可后续处理器从在雷达通信。.。为了获取数字基带信号以进行数字信号处采样样本中产生同相分量I和正交分量Q,,理传统上常采用正交双通道相征检波分别,得到信号的基带同相分量I和正卒分量O然后再分别通过A/D变换器进行量化而得到,数字化的同相分量
3、和正交分量女旦图1所示(图中;LPF图2直接采样和数字相干检波器BPF为带通滤波器为低通滤波。器)在宽动态范围内平衡两路基带变换器,为了分析电路的性能测试所得10数,的增益和相位是困难的因而一般经两路相,幅度相位误差需要通过一接口干检波器后的2“5“,._字10相位误差为~幅度电妙IQ数据输入计算机,并用相应的软件误0.sdB。巍差达这些误差必然会限制后续信。,来进行处理由于采样速率一般都比较高。号处理的性能计算机实时输入数据进行实时处理是不可能,」的因而接口电路的设计可按照计算机扩展存储器的工作
4、方式来完成.;’‘_「-一-’一立了丫Zr一正交采样一时嘿论基础:一沪一一1J之‘图传统的相干相位检波器一之,在雷达等信号处理系统中常需要把接,为了降低10信号的幅度相位误差本收到的信号变换为基带的同相分量I和正交。.文讨论一种新的实现基带信号正交采样的方分量Q带通信号可以表示成如下形式8(惹264)1993年第5期S(=aeos二。t+图4:t)(t)〔2f中(t)]所示为上述过程的信号频谱变化情况二eos二。sn二。a、。I(t)Zft一Q(t)iZft(低中频信号S(t)的频谱(这里取中心B
5、);(。。)频率为带宽b)A/D变换后的S(t多(c式中I(f)和Q(t)分别表示S(t)的同相分量和频谱)经过复数滤波器H(劝后得到的,。。;。正交分量了为S(t)的载波频率a(t)和单边带谱(d)对()以速率B采样(或(t)的包络和。者说对样本进行4:1分选)得到的所需IQ信寸(t)分别表示S相位显然有关。系号的频谱I(才)=a(t)eos(t)(Za中).t)5nQ(二a(t)i寸(t)火Zb)一·ZBBO刀2沙传统的正交双通道相位检波方法如图1‘、)~B》,因所示而有膨票豁fLPF[S(t
6、)Zeo,。。tl=ZLPF{〔I(t).t于.-.J协.B犷·eos。s。eos。Z二f才一Q(t)inZ允ft〕Z兀ft}归构~二I(t)(3a)LPF〔S(t)(一Zsinoot)〕=ZLPF·os。。{[I(t)cZ泥ft一Q(t)sinZ二ft〕图4传统中频数字采样信号频谱变化过程·sinZ呢f。t}二Q(考)(3b)t)。式中I(和Q(t)经过A/D变换后便得到I和,值得提出的一点是复数滤波器可以由。。两个实数,::Q滤波器构成但H(幼和H(幻需根据采样和后续数据处理的不同方式,。满足
7、希尔伯特变换关系文献〔4〕还给出了中频直接采样方法可以分为传统的中频数字这两个实数滤波器的一种形式、、采样方法希尔伯特变换法和中频直接正交,(2=之一’之一2一a“一aZ之一“,H)()/(1)、。.采样方法aZ*a05846832(4).a传统的中预直接采样方法:2=一之一“一bZ一bZ之一2,H()()/(1)。2.传统的中频直接采样方法如图所示b“二01380250(4b)它是将带通信号S(t)直接采样或是先将S(t)复数滤波器,混频到一个较低的中频信号再采样将采样H(宕)=H,(z)+了H
8、:(澎)(5)样本通过一个复数滤波器H(幻且对所得结b.伯特变换实现正交采样希尔,。果重新进行抽样就可以得到IQ数字信号当中频信号S(f)为单边带信号时,还可以采用图5(a)所示希尔伯特变换法得到IQ,数字信号其中关键部分是希尔伯特变换滤。波器此滤波器系数为.1,B1.sn“。“n二,”。rL2i(/2)午。(为整数)刀口声‘、r、J月0,”=0(6由于此滤波器(实现时由于阶数的限,.‘.一,B二12一,制应为有限冲击响应滤波器)在偶数点上图息传统的中频直接数字采样方法m),5(的
