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信號的正交分解和差分傳輸

嘉峪檢測網(wǎng)        2018-07-17 09:21

I/Q 信號

 

I/Q 信號是調(diào)制輸入端為了提高頻帶利用率而設(shè)計的相位正交得兩路信號。

 

在信號分析中,我們常把信號進(jìn)行矢量分解,也就是將信號分解為頻率相同、峰值幅度相同但相位相差90 的兩個分量。用矢量表述信號,可以完整地描述信號的幅度、頻率和相位。矢量作為一個圖解工具,矢量是一個直角坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)的箭頭。箭頭的長度代表信號的峰值幅度。逆時針旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎较?。箭頭與橫軸正半軸的夾角為相位。信號周期對應(yīng)于箭頭旋轉(zhuǎn)一周的時間。信號每秒鐘完成旋轉(zhuǎn)的次數(shù)對應(yīng)于信號頻率。信號矢量在縱軸上的投影長度等于信號的峰值幅度乘以相位正弦值,因此,如果信號是一個正弦波,該投影就對應(yīng)于信號的瞬時幅度。通常采用一個正弦信號(Asinwt)和一個余弦信號(Acoswt)描述這兩個分量,其中余弦分量被稱為同相分量,即I 分量;正弦分量被稱為正交分量,即Q 分量。

 

對信號通常用復(fù)數(shù)表示,這樣它可以分解為實(shí)部與虛部。 x(t)= a(t)+jb(t), 即為I,Q 信號。

 

I/Q 是信號分解,I 或Q 不能單獨(dú)代表信號全部信息 帶一半信號。

I/Q 主要用于無線通信的I/Q 調(diào)制電路,即所謂的"萬能調(diào)制器",可以實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制.當(dāng)然差分信號也可以用在調(diào)制上,例如BPSK 調(diào)制.另外所謂的基帶數(shù)字信號與基帶模擬信號是有區(qū)別的,DA 之前是基帶數(shù)字信號,DA 之后是基帶模擬信號.

 

例子: QPSK

設(shè)輸入的二進(jìn)制數(shù)字信息序列為1001001110...,則將它們分為10,01,00,1 1,10,...即經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后得到I 路信號:10011...,Q 路信號01010...然后I 路與coswt 相乘,Q 路與sinwt 相乘,最后相加得到QPSK 信號。

 

一般IQ 線都會走差分對形式. 下圖為某電路中采用的形式。

 

差分信號

 

差分信號是指在放大器輸入端為了避免共模干擾而設(shè)計的相位相反的兩路信號。

差分信號是信號形式,一路信號含有全部信息;

 

差分可以數(shù)字,也可以模擬

 

差分信號用于PCB 板內(nèi)信號的傳輸,差分信號要求幅度相等而相位相反,主要是為了消除共模干擾,差分信號一般是基帶模擬信號,也可以是基帶的數(shù)字信號,如高速數(shù)字信號.要求傳輸差分信號的兩根線藕合得很緊,以得到良好的EMI 性能及抗干擾能力,另外差分信號還可以達(dá)到精確的時序定位.


差分信號好處:
第一個是,因?yàn)槟阍诳刂?#39;基準(zhǔn)'電壓,所以能夠很容易地識別小信號。


在一個地做基準(zhǔn),單端信號方案的系統(tǒng)里,測量信號的精確值依賴系統(tǒng)內(nèi)'地'的一致性。信號源和信號接收器距離越遠(yuǎn),他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號恢復(fù)的信號值在很大程度上與'地'的精確值無關(guān),而在某一范圍內(nèi)。

第二個是,它對外部電磁干擾(EMI)是高度免疫的。
一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值,這樣將忽視在兩個導(dǎo)體上出現(xiàn)的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外,差分信號比單端信號生成的 EMI 還要少。

第三個是,在一個單電源系統(tǒng),能夠從容精確地處理'雙極'信號。
為了處理單端,單電源系統(tǒng)的雙極信號,我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處(通常是中點(diǎn))建立一個虛地。用高于虛地的電壓來表示正極信號,低于虛地的電壓來表示負(fù)極信號。接下來,必須把虛地正確地分布到整個系統(tǒng)里。


而對于差分信號,不需要這樣一個虛地,這就使我們處理和傳播雙極信號有一個高真度,而無須依賴虛地的穩(wěn)定性。

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來源:AnyTesting

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