零中频架构中的IQ失配是啥?会怎样影响器件的选型?(1)

原创 加油射频工程师 2024-11-25 11:43

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(1) 

零中频架构大概长啥样?

零中频,顾名思义,其中频为0。因为IF=0,所以射频端没有镜像抑制滤波器,中频端也不需要带通滤波器,因此架构大大简化,如下图所示,很适合用于芯片级设计。

在超外差接收机中,射频信号与本振信号进行混频的时候,一般采用单个混频器,如下图所示。

但是在零中频接收机中,使用单个混频器,就会有问题。

先不说调制信号,用一个简单的sin信号来说明一下,会产生什么问题。

也就是说,当IF=0的时候,有可能会出现频谱被抵消的情况。

而且,当输入信号是上下边带不对称的调制信号时,必然会出现信号质量被破坏的情况。

所以,在零中频架构中,使用了IQ混频器,也被称为复数混频器。

(2)

IQ混频器,如下图所示,可以产生只有一个正频率或只有一个负频率的复信号,从而避免上面说的那些问题。这个时候,信号本身不会受到由于自身的负频谱的影响,前提是IQ两路完全正交。

如果存在IQ失配,那么IQ混频器还是会产生正负频率(只不过幅度上有差别),这个时候,信号还是会受到自身频谱的影响。

(3)

那IQ失配和手册上给的镜像抑制指标有什么关系呢?

假设下图这样一个模型框图,发射端为理想的正交混频器,接收端的正交混频器IQ失配,IQ两路的增益失配和相位失配分别为△G和△φ,不考虑发射端基带到接收端基带的所有损耗【1】。

发射端的信号可以用下式表示:


所以,经过接收机的正交混频器解调后的信号为:

之所以,在公式中加了一个j,是假设信号已经在基带中做了处理。

为了能得到有用信号和镜像干扰之间的关系,需要对上式重新进行排列组合。

所以:

 也就是说,因为IQ的增益失配和相位失配,会产生镜像干扰,且可以推导出镜像抑制比与增益失配和相位失配之间的关系。

下面是结合上面的公式,用AD9361中IQ失配参数,来计算镜像抑制比。


用SystemVue来仿真验证一下,上面的推导。

如果IQ完全正交,那么正交解调器的输入和输出的SNR保持一致。

在正交解调器上加上IQ失配后,解调后的SNR从原来的60dB恶化到53dB,理论计算值是53.9dB,我猜想是因为原来输入的SNR为60dB,也占了点影响,如下表所示。想试着把输入SNR调下去,没成功,就暂且这样推测吧。


(4)

从上面的推导来看,如果只有信号本身输入时,AD9361的IQ失配产生的信号质量的恶化,不会成为信号质量的瓶颈,因为已经高达53.9dB的SNR了。

那AD9371的镜像抑制比提高到了75dB,具体的意义是在哪里呢?


明天再试着看一看。感兴趣的朋友,也可以自行阅读文献[2].

参考文献:

[1]  Lydi Smaini,RF Analog Impairments Modeling for Communication Systems Simulation 

[2] AD9361 or AD9371,我该选谁呢?- 讨论 - 中文资源库 - EngineerZone

https://ez.analog.com/cn/other/f/forum/104043/ad9361-or-ad9371


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每个分指标的计算后面,都跟着一个仿真验证。所有指标都分配完了以后,还会有一个整体链路的仿真。

整体链路仿真,还分单音时候的验证+调制信号的验证;ADS仿完,再用SystemVue走一遍。

这些仿真步骤,该采用什么模板,各个参数该怎么设置,该用什么等价标准来判断,都是我花了很长时间探索,才联通起来的。

我觉得大概率是全网独一份,因为这些都是我结合软件自带的help文件和模板,再结合项目,一点一点探索出来的,有很多自己的想法在里面。

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