IQ基础

 

I： in-phase 表示同相
Q： quadrature 表示正交，与I 相位差90 度。

现在来解释IQ信号的来源：

　　最早通讯是模拟通讯，假设载波为cos(a),信号为cos(b)，那么通过相位频谱搬移，就得到了

cos(a)*cos(b)=1/2[cos(a+b)-cos(a-b)]

　　这样在a 载波下产生了两个信号，a+b 和a-b, 而对于传输来说， 其实只需要一个信号即可，也就是说两者选择一个即可，另外一个没用，需要滤掉。但实际上滤波器是不理想的，很难完全滤掉另外一个，所以因为另外一个频带的存在，浪费了很多频带资源。

　　进入数字时代后，在某一个时刻传输的只有一个信号频率，比如 ：0，假设位900MHz;1，假设为901MHz，一直这两个频率在变化而已，并且不可能同时出现。这个不同于模拟通讯信号，比如电视机，信号的频带就是6.5MHz。还有一个严重的问题，就是信号频带资源越来越宝贵，不能再像模拟一样这么简单的载波与信号相乘，导致双边带信号。

大家最希望得到的就是输入a信号和b信号，得到单一的a+b或a-b即可。基于此目的，我们就把这个公式展开：

cos(a-b)=cos(a)cos(b)+sin(a)sin(b)

这个公式清楚的表明，只要把载波a和信号b相乘，之后他们各自都相移90度相乘，再相加，就能得到a-b信号了。这个在数字通讯，当前的半导体工艺完全可以做到：

1.数字通讯，单一时间只有一个频点，所以可以相移90度。

2.相加器、相乘器技术很容易实现。

接下来就很好办了，大家知道I 就是cos(b),Q 就是sin(b)

对这两个信号进行组合：

cos(b), sin(b)；cos(b), -sin(b)；-cos(b), sin(b)；-cos(b), -sin(b)

这个就是IQ 信号的四相调制了。

在通信系统中，语音信号就是调变（即调制）和解调所要传达的信息。而在数字通信系统中，传送的信息是数据。数字调变是将数据载在射频载波的过程，而解调则是将数据从射频信号中取出的过程。

射频载波信号Acos(2πf_ct+θ)可供改变的参数只有振幅、频率和相位三种。

改变载波振幅的调变方式称为调幅（AM）；改变载波频率方式称为调频（FM）；改变载波相位方式称为相位调变（PM）。

由于相位的微分即是频率，所以载波信号的振幅和相位可以说是两个主要的调变变量。如果把调变中载波振幅和相位的信息记录下来,并以二维空间的两个变量分别代表振幅和相位,那么极坐标上任意点到原点的距离和相角,正好可以代表载波的振幅和相位,也可以说是代表载波的调变情况。

极坐标方式的调变表示方法可转化为直角坐标方式,也就是I-Q 图。载波振幅和相位可记录为二维空间上的一点,而这一点所代表的向量,在横轴和纵轴上的投影分别为I 值和Q 值。I 为同相位（In-phase ）分量,代表向量在横轴上的投影;Q 为90度相移（ Quadrate ）分量,代表向量在纵轴上的投影。

I-Q 的调变信号可由同相载波和90度相移的载波相加合成,在电路上下直接牵涩到载波相位的改变,所以比较好实现.其次,通常I-Q 图上只有几个固定点,简单的数字电路就足以腾任编码的工作。而且不同调变技术的差异只在于I-Q 图上点的分布不同而已,所以只要改变I-Q 编码器,利用同样的调变器,便可得到不同的调变结果。

I-Q 解调变的过程也很容易, 只要取得和发射机相同的载波信号,解调器的方块图基本上只是调变器的反向而已。从硬件的开点而言,调变器和解调器的方块图上,没有会因为I-Q 值的不同(不同的I-Q 调变技术)而必须改变的部份,所以这两个方块图可以应用在所有的I-Q 调变技术中。

参考：https://wenku.baidu.com/view/020c6c5aa21614791711287f.html

IQ调制原理 参考：https://www.cnblogs.com/ylsm-kb/p/8854983.html

参考：https://www.mobibrw.com/2018/12118