Birisi IQ'nun (karesel) SDR anlamında ne anlama geldiğini açıklayabilir mi?

Bu biraz temel bir sorudur, ancak yazılım tanımlı radyo (SDR) için bir sinyalin neden I ve Q bileşenlerine ayrılması gerektiğini anlamakta güçlük çekiyorum.

I ve Q bileşenlerinin aynı sinyal olduğunu, sadece 90 derece faz dışı olduğunu anlıyorum, ancak bunun neden önemli olduğunu anlamıyorum. Neden sadece bir sinyali sayısallaştırmıyorsun? Neden 90 derecelik faz dışı bir görünüşte aynı sinyale ihtiyacınız var? Ve eğer bu ikinci sinyale ihtiyacınız olursa, neden sadece ilk sinyali geciktirerek kendiniz (örneğin yazılımda) yaratamazsınız?

Tek yapabileceğim, yazılımda FM tarzı demodülasyon yapmak için bir nedene ihtiyaç duyulması gerektiği, ancak ihtiyacın ne olduğunu ve bu demodülasyonun neden hem I hem de Q bileşenleri olmadan mümkün olmadığını açıklayacak bir şey bulamıyorum.

Buna ışık tutabilecek biri var mı? Wikipedia, her bir sayfanın bir açıklama yerine bir bağlantıya sahip olduğu ve her bir bağlantının sonsuz bir döngüde bir sonrakine işaret etmesiyle özellikle yararlı değildir.

I ve Q bileşenleri aynı sinyal değildir; 90 derece fazdan alınan aynı sinyalin örnekleridir ve farklı bilgiler içerirler. Bu ince, ama önemli bir ayrım.

I ve Q'nun bu şekilde ayrılması, sinyalin bileşenlerinin göreceli fazını ölçmenizi sağlar. Bu sadece FM (ve PM) demodülasyonu için değil, aynı zamanda taşıyıcının üst ve alt yan bantlarının (örn. SSB) içeriğini ayırt etmeniz gereken diğer durumlar için de önemlidir.

Bir SDR'de (özellikle analog ön uçta) bir frekans dönüşümü (heterodyning) meydana geldiğinde, I ve Q bileşenleri farklı şekilde ele alınır. Yerel osilatörün iki kopyası üretilir, biri diğerine göre 90 derece geciktirilir ve bunlar ayrı ayrı I ve Q ile karıştırılır. Bu, dönüştürme yoluyla faz ilişkilerini korur.

DÜZENLE:

Bütün bunlar gerçekten demek, taşıyıcının her iki tarafındaki tüm yan bant bilgilerini yakalamak için sinyali yeterince yüksek bir hızda örneklemenizdir. Ben ve Q, matematiğin biraz daha temiz çalışmasını sağlayan notasyonel bir kongredir. Sinyalin doğrudan taban bandına indirgenmesiyle sonuçlanır (senkron algılama). Hem I hem de Q'yu korumazsanız, iki yan bant üst üste (bir takma şekli) katlanır ve artık FM, PM veya QAM sinyallerinin kodunu çözemezsiniz.

Örnekleme hızı ile ilgili olmalı ve örnekleme saatinin (yerel osilatör veya LO) ilgili sinyal frekansı ile olan ilişkisi.

Nyquist frekans oranı, temel bant sinyallerinin örneklenmiş spektrumundaki (takma oluşumunu önlemek için) en yüksek frekansın (veya bant genişliğinin) iki katıdır. Ancak uygulamada, sonlu uzunluk sinyalleri ve dolayısıyla matematiksel olarak mükemmel olmayan bant sınırsız sinyaller (ve fiziksel olarak uygulanabilir tuğla-olmayan duvar filtrelerine yönelik potansiyel ihtiyaç da göz önüne alındığında), DSP için örnekleme frekansının en yüksek sinyal frekansının iki katından daha yüksek olması gerekir. . Bu nedenle, örnekleme oranını (2X LO) iki katına çıkartarak örnek sayısını iki katına çıkarmak hala çok düşük olacaktır. Numune hızını dört katına çıkarmak (4X LO) sizi Nyquist oranının oldukça üstünde tutacaktır, ancak bu kadar yüksek frekans örnekleme oranının kullanılması devre bileşenleri, ADC performansı, DSP veri hızları, gereken megafloplar vb. Açısından daha pahalı olacaktır.

IQ örnekleme genellikle lokal osilatör (veya görece yakın) tabii ki ilgi işareti ya da frekans bandı, aynı frekans ile yapılır Böylece yol Nyquist göre (baz-bandı sinyalleri için) çok düşük bir örnekleme frekansı. Sinüs dalgası döngüsü başına bir numune sıfır geçişlerde veya üstlerinde veya aralarındaki herhangi bir noktada olabilir. Örneklenen sinüzoidal bir sinyal hakkında neredeyse hiçbir şey öğrenmeyeceksiniz. Ancak şunu söyleyelim, kendi başına neredeyse işe yaramaz, örnek kümesini bir IQ örnek kümesinin I.

Ancak, sadece örnekleme oranını iki katına çıkararak değil, her döngüden birinciden biraz sonra ilave bir örnek alarak örnek sayısını artırmaya ne dersiniz. Her bir döngü için iki örnek biraz birbirinden farklı bir eğimi veya türevi tahmin etmesini sağlar. Bir örnek sıfır geçişinde olsaydı, ek örnek olmazdı. Böylece örneklenen sinyalin bulunmasında çok daha iyi olursunuz. İki nokta, artı ilgi sinyalinin kabaca periyodik olarak örnekleme hızında (bant sınırlaması nedeniyle) periyodik olduğunu bilmek, kanonik bir sinüs dalgası denkleminin bilinmeyenlerini tahmin etmeye başlamak için genellikle yeterlidir (genlik ve faz).

Ancak, ikinci örnekle çok uzağa giderseniz, ilk örnek kümesinin yarısına kadar giderseniz, 2X örneklemeyle aynı problemle karşılaşırsınız (bir örnek pozitif sıfır geçişinde olabilir, diğeri negatif, hiçbir şey değil). 2X ile aynı örnekleme hızı çok düşük.

Ancak, ilk setin iki örneği arasında ("Ben" seti) bir yerde tatlı bir nokta var. Aynı anda örneklemede olduğu gibi gereksiz değildir ve eşit aralıklı değildir (örnek oranını iki katına çıkarır), sinyal hakkında maksimum bilgi veren bir sapma vardır, bunun yerine ek örnek için doğru bir gecikme olur. çok daha yüksek bir örnekleme oranı. Bu gecikmenin 90 derece olduğu ortaya çıktı. Bu size, "I" setiyle birlikte, bir sinyal hakkında yalnız her ikisinden çok daha fazla şey söyleyen çok kullanışlı bir "Q" örnek seti verir. Muhtemelen AM, FM, SSB, QAM, vb. Gibi şeyleri demodüle etmek için yeterliyken, karmaşık veya IQ örneklemesini taşıyıcı frekansta veya 2X'den daha yüksek yerine çok yakınına yerleştirmek için yeterli olabilir.

Katma:

İkinci numune grubu için tam 90 derecelik bir kayma aynı zamanda bir DFT'deki bileşen bazlı vektörlerin yarısına güzel bir şekilde karşılık gelir. Simetrik olmayan verileri tamamen temsil etmek için tam bir set gereklidir. Daha verimli FFT algoritması çok fazla sinyal işleme yapmak için çok yaygın olarak kullanılır. Diğer IQ dışı örnekleme formatları, verilerin ön işlemden geçirilmesini (örneğin faz veya kazançta herhangi bir IQ dengesizliğinin ayarlanması) veya daha uzun FFT'lerin kullanılmasını gerektirebilir, bu nedenle tipik olarak tipik olarak yapılan bazı filtreleme veya demodülasyon için potansiyel olarak daha az etkili olabilir IF verilerinin SDR işlemesi.

Katma:

Aynı zamanda, geniş bantlı gibi görünebilecek bir SDR IQ sinyalinin şelale bant genişliğinin, kompleks öncesi heterodinin merkez frekansı, IQ örneklem hızından çok daha yüksek olmasına rağmen, tipik olarak IQ veya karmaşık örnekleme hızından biraz daha dar olduğuna dikkat edin. . Böylece, IQ oranının iki katı olan bileşen oranı (tek bir kompleks başına 2 bileşen veya IQ örneği), ilgilenilen bant genişliğinin iki katından daha yüksek olur ve böylece Nyquist örneklemesine uyar.

Katma:

İkinci kademe sinyalini girişi basitçe geciktirerek kendiniz oluşturamazsınız, çünkü sinyal ve sinyal arasındaki değişikliği 90 derece sonra ararsınız. Aynı iki değeri kullanırsanız ve herhangi bir değişiklik görmezsiniz. Sadece iki farklı zamanda örnekleme yaparsanız, hafifçe ofset.

Bu gerçekten çok basit bir konudur ve neredeyse hiç kimse iyi açıklamaz. Bunu anlamakta zorlananlar için, W2AEW'in videosunu izleyin: http://youtu.be/h_7d-m1ehoY?t=3m . Sadece 16 dakika içinde, çorbasından fındıklara gidiyor, hatta osiloskopu ve yaptığı bir devre ile demolar veriyor.

Ive Qsadece bir sinyali temsil etmenin farklı bir yoludur. Zihinsel olarak bir sinyalin, genliği, frekansı veya fazı boyunca modüle edilmiş bir sinüs dalgası olduğunu düşünürsünüz.

Sinüs dalgaları bir vektör olarak gösterilebilir. Fizik sınıfındaki vektörleri hatırlarsanız , o vektörün xve ybileşenleriyle çalışma eğiliminiz vardır ( x'sbirlikte ve ekleyerek y's). İşte bu Ive Qesasen X(inphase - I) ve Y(Quadrature - Q).

Eğer bir vektör gibi sinüs dalgasını temsil eden ve açık hale getirdiğinizde Ive Qsinyalin demodülasyonu için matematik gerçekleştirmek için yazılıma sahip çok daha kolay olabilir. Bilgisayarınızda özel yongalar bulunur - grafik kartı ve ses kartı VECTORişlemcilerdir - hızlı kayıt için bileşenleri xve ybileşenleri tutabilecek ekstra kayıtlara sahiptir .

Bu yüzden SDRistiyor Ive Q. Ive Qbilgisayarınızdaki vektör işlemcilerin demodülasyonu hızlı ve verimli bir şekilde yapmasına izin verin.