d网站建设的目的,网络设计什么学历一般,自己做的网站如何赚钱吗,产品外观设计报价我之前做过自己的RTL-SDR。一直有一个疑惑。为啥rtl2832u芯片有一对差分I路#xff0c;还有一对差分Q路。差分很好理解是为了抗干扰#xff0c;但为啥要I和Q呢#xff1f;并且我也知道不少人在自己修改的时候#xff0c;保留I路对接在r820t2#xff08;跟原版一样#xf…我之前做过自己的RTL-SDR。一直有一个疑惑。为啥rtl2832u芯片有一对差分I路还有一对差分Q路。差分很好理解是为了抗干扰但为啥要I和Q呢并且我也知道不少人在自己修改的时候保留I路对接在r820t2跟原版一样而把Q路作为直采。
那么我就有一个疑惑既然Q路可以挪作它用并且不影响RTL-SDR本来的功能。为什么rtl2832u不只保留I路呢而且我在电脑上写解调软件的时候即使用的是原版rtlsdr只有I路有效但还是有交织的IQ数据输出出来的。如果原版rtl2832u的Q路什么都没接那么这个Q路是哪里来的呢
虽然后来有一位朋友跟我说过rtl2832u有两种使用模式。第一种是类似原版的或者说是用r820t2前端的版本只用I路获取中频信号也就是下图(b)。第二种方式是用I路和Q路去获取基带信号也就是下图(a)。 但是我当时还是没有完全搞懂。为啥rtl2832u在采样时中频可以只采一路而基带采样必须要分别采I路和Q路在我看来中频和基带都是在频谱上的一段区域没有什么区别。为啥基带不能像中频那样只用一个ADC采样然后再到数字部分分成I和Q呢或者说干脆不要I和Q直接用基带信号解调了。
我也看过一些地方说IQ调制可以增加信道容量提高频谱利用率之类的说法但我并没有很深刻的理解。
直到我最近找到了一本好书:
Fundamentals of RF and Microwave Techniques and Technologies
这本书的第12章解答了我的一直以来的疑惑。 上图是软件无线电架构的一般化表示。我们关心的主要就是ADC前面的模拟前端。
0.如果目标频率比较低可以直采那么左侧模拟前端里只有一些放大器、滤波器就行没有混频器。与前面彩图(c)对应。
如果目标频率高左侧模拟前端必须有混频器它又分为两种
1.用一个简单的混频器1个余弦下变频到ADC支持的频率范围内。与彩图(b)对应。
2.用正交混频也就是先分为两路一路用余弦另一路用正弦分别采样其中一路移相后再叠加。与彩图(a)对应。
这时候你可能就会想用简单混频器就行为什么还要正交混频这种复杂的结构
关键在于我们想降低ADC的采样率减轻后处理的负担。 这部分说到了为了降低采样率基带信号频率不能太高它的频率离0Hz比较近。这就意味着本振信号与要接收的信号频率也比较接近这样混频后才会在0Hz附近。 观察上图fLO的竖线就是本振实线三角形是我们感兴趣的信号。注意它们之间的距离比较近好处是变频到基带后实线三角形离0Hz比较近。坏处你马上就知道了。
我们可以看一下虚线三角形。这个位置实际上不一定有信号一旦空气中存在一个这个频率的信号它也会一起混频下搬移到负频率处。而所有的负频率又可以翻折到正频率上来。一旦翻折过来它就会和我们要的基带信号0Hz附近的实线三角形重叠在一起。那就无法正常解调了。
你可能会说为什么不在刚开始接收信号的时候就用滤波器把需要的频段与不需要的频段分隔开呢但所有滤波器都不是理想的如果虚线三角形离实线三角形很远当然可以用滤波器区分但如果很近就无法区分了。
所以上面这些就解释了如果你要用简单混频器那么就不能直接变到0Hz附近的基带而是搬得稍微高一点比如对于rtlsdr来说就是3~5MHz就没问题。而这个频段就是我们说的中频了。这就解释了彩图(b)只能在中频起作用不能把这个架构用于基带采样。
其实rtlsdr的采样率比我们想象中的高虽然程序中一般只用到2MSps但这是降采样后的实际它的硬件采样率可以到20多MSps。这样它就可以采下这个中频信号。
但如果要设计的SDR要支持更高带宽的信号它的中频就必须更高我们的ADC采样率不够采这么高的中频我们就必须考虑其它方案。也就是彩图(a)的架构。
彩图(a)的架构可以让信号直接变到0Hz附近的基带而又不被镜像干扰。这也是我找的这本书中重点解释的架构。它在模拟部分就用两个稍有不同的混频器分别下变频再把一路移相再相加就能得到没有镜像干扰的基带信号。 上图就是刚刚说的架构这种混频器架构是1928年提出的当时没有SDR。所以都是模拟电路。在SDR中其实右边部分已经是ADC以后的软件实现的了。 这里是对应的公式推导。公式推导证明了在输出端可以得到下变频后的S(t)它的载波从w2变为了wIF并且输出端的信号可以只有我们要的S(t)而与R(t)无关。当然如果你要的是R(t)也行只是最后一步要用减法而不是加法。
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此书不但讲了为什么要用IQ采样基带信号还解释了为啥要做IQ的幅度校正和相位校正。如果不做那么刚刚正好能约掉的项目就约不掉了。之前看到Lime官方也讲过这个问题但当时只是看到调节LimeSuite后星座图/频谱图确实有一些改善。但没理解为什么。
下面是这本书的解释。 书中还提出了IRR这个指标但光看公式就能看出增益和相位不平衡会带来一些无法抵消的项目了。
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上文已经解释了为啥要彩图(a)要用IQ。但为啥彩图(b)和(c)在数字部分还要用IQ不清楚。。。 文中提到的书可以在Springer出版社官网免费下载。
