擁有穩定可靠的高速無線連接，可以幫助企業贏得和保留客戶。它已迅速成為企業開展業務的關鍵需求。為了滿足這一需求，您需要擁有合適的信號源/信號發生器。由于頻譜是一種珍稀的資源，因此我們需要采用復雜的調制方案來提高頻譜效率，使其能支出更高的數據速率。不過，要實施這些復雜的調制方案，信號源/信號發生器必須精確、穩定和高效地工作。面對眾多可選的技術指標和功能，要找到適合在工作中使用的信號源/信號發生器，可能需要付出艱辛的努力。

我們為此發布了白皮書，我們將重點介紹更多高級特性，例如調制、頻譜純度和失真。而在以前發布第1部分中內容中，我們已經介紹了信號源/信號發生器，以及它的一些基本技術指標，例如功率、精度和速度。今天您將了解IQ調制，包括I/Q調制的基本原理及其主要特征，并利用I/Q補償對您的設計進行極限測試。

IQ調制

讓我們舉例來解釋一下IQ調制的概念。今天是星期五，您和伙伴們決定去一家非常受歡迎的墨西哥餐館吃午餐。你們到的比較早，發現有一張長桌正好能坐下你們一行10人。在你們點餐的時候，來吃飯的人越來越多。在等待上菜的時候，大家開始談論他們的周末計劃。Bill坐在桌子的另一端，離您比較遠，您想問問他是否找到了一個進行飛蠅釣（一種釣魚方法）的新地方。不過由于餐館內很吵，而且他坐得比較遠，所以您聽不清他的話。您開始配合使用手勢和面部表情試圖進行溝通。Bill也是如此。

從本質上來說，您和BiII的做法就是把肢體語言當成一種調制手段來進行溝通。溝通的效率取決于你們運用手勢和面部表情的水平。這被稱為調制質量。

在執行測量之前，信號發生器的調制質量是一個主要的考慮因素。關鍵在于要確保您測試的是被測器件（DUT)的性能，而不是信號發生器的性能。

什么是調制？

調制跟您揮舞手臂，向BiII傳遞信息一樣。在電信號的世界里，調制會修改高頻信號以傳遞信息。就像手臂能傳達信息一樣，高頻信號也能傳達信息。

我們為什么要調制信號呢？在吵鬧的餐館里，“調制"使您能夠與坐在桌子遠端的Bill進行“對話"。對于數字通信來說，調制還使您能夠使用窄頻率帶寬傳輸更多數據。

I/Q調制

基本的調制方案包括幅度、頻率和相位調制。調制信號可以使用幅度和相位（矢量）的極坐標來表示。I/Q調制由于頻譜效率較高，因而在數字通信中得到廣泛采用。IQ調制使用了兩個載波，一個是同相 (I) 分量，另一個是正交 (Q) 分量，兩者之間有90°的相移(見圖1）。

圖1：I/Q相量圖

I/Q 調制的主要優勢是能夠非常輕松地將獨立的信號分量合成到一個復合信號中，隨后再將這個復合信號分解為獨立的信號分量。

在數字發射機中，丨信號和 Q 信號通過同一個本地振蕩器 (LO) 混合，不過這個本振在其中一條 LO 路徑上放置了一個90°的移相器（見圖2）。這個90°的相移使 I 信號和 Q 信號彼此正交，互不干擾。

圖：主要IQ調制

主要IQ調制參數

IQ 調制方案

矢量信號的變化在 I/Q 圖上可以用幅度、相位、頻率或這些指標的組合來表示。這些幅度和相位的變化產生了不同的調制格式。由于數據是用二進制傳輸的，星座圖中的點數必須為2的冪。最基本的數字調制格式為：

PSK（相移鋰控）FSK（頻移繾控）ASK（幅移繾控）QAM（正交幅度調制)

星座圖和符號

星座圖展示了 QAM 格式的可用符號。以 16 QAM 格式為例，每個符號表示著四個二進制位的一種可能組合。對于這四個二進制位來說，總共可能有16個組合。換言之，每個符號表示著四位。

為了提高數據帶寬，我們可以增加每個符號表示的位數，這樣可以提高頻譜效率。不過，隨著星座圖中符號數量的增加，符號間的距離開始變小。符號越來越接近，因此就越容易受到噪聲和失真的影響，出現錯誤。圖3展示了當從 16-QAM 格式變為 64-QAM 格式時，符號密度的增加。

圖3：16-QAM 和 64-QAM 格式的星座圖

數字調制類型一變量

通信系統在基本調制方案中使用了三個主要變量。這些變量可以避免 I/Q 信號跡線通過零位（星座圖的中心）, 從而在功率效率上占據優勢。

IQ偏置調制：在 ZigBee 2450-MHz頻段中使用 OQPSK差分調制：在藍牙2.0+EDR中使用 Π/4 DQPSK恒包絡調制：GSM 使用 GMSK; Wi-SUN使用 2-FSK

圖4：IQ調制變量

正交頻分多路復用 (OFDM) 是另一種常用的調制方案。很多最新的無線和電信標準都采用了這種策略，例如數字廣播、xDSL、無線網絡、4G和5G新空口 (NR)蜂窩技術。

正交頻分多路復用 (OFDM) 使用了多個重疊的射頻載波。每個載波都在精心選擇的頻率上工作（這個頻率與其他載波正交），并且采用了并行子載波方案，因此這種傳輸方案能鴝支持更高的比特率。此外，OFDM 方案在頻譜效率、靈活性和穩定度等方面都具有優勢。

比特率與符號率（波特率）

比特率是系統傳輸比特流的頻率。符號率等于比特率除以每個符號可以傳輸的比特數。例如，在 QPSK 中，每個符號表示兩個比特。QPSK 的符號率就是其比特率的一半。信號帶寬和符號率成正比。

符號率=比特率/每個符號傳輸的比特數

誤差矢量幅度（EVM）

誤差矢量是理想 I/Q 參考信號與被測信號之間的矢量差。EVM只是這個誤差矢量的幅度。誤差矢量是本地振蕩器的相位噪聲、功率放大器的噪聲以及 I/Q 調制器減損等因素共同作用的結果。

圖5：誤差矢量圖解

“為了確保能夠評測測器件的 EVM 性能，您所使用的信號發生器的 EVM 性能害要比發測器件的期 EVM 性能好 5 至10 dB?！?/h2>

例如，802.11 ax 發射機 EVM 標準要求1024 QAM 的 EVM 達到-35 dB。對于在設計驗證中使用的信號發生器，其剩余 EVM 本底應低于-45 dB 。不過，在生產測試中，EVM 性能小于 -40 dB 就己經非常好了。

圖6：802.11 ax 星座圖和誤差概覽

I/Q 減損

I/Q 減損可能會在您的設計中突然出現。當出現這種情況時，您需要仿真這些減損，以便對您的設計進行強化測試，或對信號路徑上的時間和幅度變化予以補償。您的信號發生器能夠生成I/Q 減損。使用下列 I/Q 調整來仿真您所需要的減損。I/Q 調整的使用情況與影響匯總請參見表5.1。

I/Q偏置：I 信號和Q信號的直流偏置正交角度：Q 信號相位相對于 I 信號相位的偏移I/Q偏移：I 信號和Q信號之間的相對時延I/Q增益平衡：相對于Q信號幅度的 I 信號幅度I/Q相位：通過同時旋轉|信號和Q信號，獲得內部 I/Q 信道的絕對相位

表1：I/Q調整的使用情況

除了I/Q調整之外，您還可以向載波添加相位噪聲冫咸損或AM/FM以仿真不完美信號，或向調制信號添加 AWGN 作為干擾源，以便您進行設計驗證。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的ofdm原理_什么是IQ调制，了解I/Q调制的基本原理及其主要特征 - 射频技术第2部分...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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