I/Q 解調的工作原理

　　IQ 解調

　　IQ 解調器的工作原理可通過將其 RF 輸入信號 sRF(t) 表示為兩個雙邊帶調制正交載波的組合來說明：

　　(1)

　　如圖 A 所示，同相分量 I(t) 和正交分量 Q(t) 為基帶信號，可被視作一個產生 sRF(t) 的理想 IQ 調制器的輸入。

　　圖 A：IQ 調制和 IQ 解調的原理。

　　IQ 解調器通過充分利用 sI(t) 和 sQ(t) 之間的正交相位關系實現了 I(t) 和 Q(t)的理想重構。按照希爾伯特 (Hilbert) 變換，-90o相移的頻域表示對應于乘法：

　　(2)

　　它可將一個具有以ω=0 為中心的偶對稱的頻譜轉換為一個具有奇對稱的頻譜，反之亦然。因此，sI(t) 和 sQ(t) 的頻譜呈現出不同的對稱性;sI(t) 具有偶對稱，而 sQ(t) 則具有奇對稱。具有偶數 LO (余弦) 的偶數 RF 輸入分量 sI(t) 的下變頻恢復 I(t)，而具有奇數 LO (正弦) 的 sQ(t) 的下變頻則恢復 Q(t)。偶數與奇數的交叉組合其結果為零。

　　LO 輸出之間的正交關系上的一個誤差φ 會在 I 通道與 Q 通道之間引起串擾。采用 I 相通道作為基準時，一個偶數分量被引入 Q 通道 LO：

　　(3)

　　從而給 Q 通道輸出 Qout(t) 增添了一個 I(t)：

　　(4)

　　鏡頻對消接收器

　　另一種 IQ 解調器應用是具有非零中頻頻率的鏡頻抑制 / 對消接收器，如圖 B 所示。

　　圖 B：Hartley 鏡頻抑制接收器的工作原理。

　　I 通道保持了 RF 輸入信號中的對稱性，而 Q 通道則負責將偶數分量轉換為奇數分量 (反之亦然)。附加的 90o相移可恢復 Q 通道中的原始對稱性，但信號 s1(t) 和 s2(t) 所帶的符號相反;s2(t) 的中心頻率較高，因此其相位超前于 LO，而 s1(t) 的相位則滯后。與 I 通道相加將重構下變頻信號 s2(t);相減則重構 s1(t)。

　　當存在一個正交相位誤差φ 或在 I 通道和 Q 通道之間存在增益失配α 時，鏡頻抑制 (IR) 性能下降。相位誤差會在通道之間引起串擾，增益失配則將由于加法器而導致不良對消：

　　(5)

　　圖 C 示出了針對不同增益與相位誤差組合的結果。小的增益誤差所造成的影響要比小的相位誤差更大。

　　圖 C：鏡頻抑制與相位誤差的關系曲線 (針對不同的增益誤差)。