IQ調(diào)制就是數(shù)據(jù)分為兩路，分別進(jìn)行載波調(diào)制，兩路載波相互正交。 I：in-phase(同相), q: quadrature(正交)。IQ調(diào)制是矢量的方向問題，同相就是矢量方向相同的信號(hào);正交分量就是兩個(gè)信號(hào)矢量正交(差90°);IQ信號(hào)是一路是0°或180°，另一路是90°或270°，叫做I路和Q路，它們就是兩路正交的信號(hào)。

近幾年來，移動(dòng)通信在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展和普及，無線通信的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)技術(shù)也得到迅猛發(fā)展。射頻發(fā)射機(jī)的主要功能是實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)調(diào)制、上變頻和功率放大。與接收機(jī)的結(jié)構(gòu)相比，發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。通常有：

· 直接上變頻(又稱：零中頻調(diào)制)

· 間接上變頻(又稱：兩級(jí)變頻或超外差式)

· 數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)

標(biāo)準(zhǔn)的IQ正交調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，它分為IQ 基帶發(fā)生器和IQ 混頻器兩大部分。不管是調(diào)幅，調(diào)頻或是調(diào)相信號(hào)，只需要通過改變不同的IQ 基帶信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)。而IQ 調(diào)制器的作用是將基帶IQ 信號(hào)搬移到載波上。正交調(diào)制器通常能實(shí)現(xiàn)較高的相位精度與幅度平衡，非常適合于通信系統(tǒng)中的直接上變頻(零中頻調(diào)制)，因此廣泛用于直接上變頻發(fā)射機(jī)，例如蜂窩移動(dòng)通信、WLAN、UWB超通信系統(tǒng)、藍(lán)牙、GPS 等系統(tǒng)中，是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。

下圖1所示是正交調(diào)制器的框圖，如果用于直接上變頻發(fā)射機(jī)，省去了第二本振，中頻濾波器和混頻器，使發(fā)射機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，從而降低了成本、體積和功耗。

圖1. 正交調(diào)制器原理框圖

正交調(diào)制器的固有缺點(diǎn)在于本振泄漏和邊帶抑制(本振泄漏主要是由IQ信號(hào)的直流偏置,IQ差分信號(hào)的不平衡性以及本振和射頻的隔離指標(biāo)差等因素造成的)。理想情況下，正交調(diào)制器只是完成基帶頻譜的搬移和疊加，不會(huì)造成信號(hào)的帶外頻譜增生或是產(chǎn)生帶內(nèi)失真。正交調(diào)制器會(huì)不可避免的存在非理想因素，使得輸出信號(hào)產(chǎn)生各種失真，影響通信質(zhì)量，所以正交調(diào)制器的射頻性能需要進(jìn)行全方面的測(cè)試。

測(cè)試IQ調(diào)制器的鏡像抑制一般采用單邊帶CW信號(hào)，輸入的I信號(hào)：sinω0t，Q信號(hào)：cos?ω0t與正交本振混頻以后可得調(diào)制信號(hào)s(t)，其中ω0一般為掃頻信號(hào)，從DC附近開始到幾十或幾百兆：

s(t)=sinω0t?cosωct-cosω0t? sinωc t

=sin?(ωc-ω0 )t

如果IQ調(diào)制器完全理想，只會(huì)在(ωc-ω0)處產(chǎn)生一個(gè)單邊帶信號(hào)(單邊帶CW信號(hào))，但是由于調(diào)制器的不理想性，也會(huì)在(ωc+ω0)處產(chǎn)生一個(gè)鏡像信號(hào)。與此同時(shí)在本振頻率ωc位置也會(huì)有一個(gè)信號(hào)，稱為本振泄漏。本振和鏡像信號(hào)的抑制度是IQ調(diào)制器的重要指標(biāo)。圖2是一個(gè)典型的IQ調(diào)制器的單邊帶CW輸出結(jié)果，載波為10G，IQ信號(hào)為30MHz，測(cè)試得到鏡像信號(hào)的抑制度為42dB。此時(shí)采用任意波形發(fā)生器產(chǎn)生兩路30MHz的sin和cos信號(hào)，分別提供給IQ調(diào)制器作為基帶輸入，也可以使用帶有雙源選件的矢網(wǎng)的兩個(gè)通道輸出相位差恒定為90度的CW連續(xù)波，用矢網(wǎng)的另一個(gè)好處就是,可以實(shí)現(xiàn)掃頻模式下的本振和鏡像抑制度的測(cè)試。

圖2. 頻譜儀測(cè)試矢量信號(hào)源的IQ調(diào)制鏡像抑制度

2. 測(cè)試任務(wù)

本文采用的正交調(diào)制器待測(cè)件是來自ANALOG DEVICES的ADL5371，它的工作頻率范圍：500 MHz～1.5 GHz。下圖3所示，該器件I+，I-，Q+，Q-端口分別為IQ雙路差分基帶輸入，LO為單端本振輸入(LOIN接匹配負(fù)載)?；鶐л斎胄枰?00mV的偏置電壓。射頻輸出VOUT為單端50Ω。

圖3. 正交調(diào)制器ADL5371 pin(左)和ADL5371的評(píng)估板

測(cè)試時(shí)，ADL5371的評(píng)估板需要輸入0dBm、900MHz的單端本振。IQ雙路差分基帶輸入的正弦波的峰峰值為1.4V，頻率為1MHz，并且?guī)в?00mV的偏置電壓。

測(cè)試項(xiàng)目包括：輸出功率;輸出1dB壓縮點(diǎn);載波饋通;邊帶抑制;正交相位誤差;IQ幅度不平衡性;二次、三次諧波抑制;TOI;基帶到射頻幅頻響應(yīng)。

IQ調(diào)制，也被稱為正交調(diào)制，是一種基礎(chǔ)的通信調(diào)制概念，主要用于無線通信系統(tǒng)中，如調(diào)頻調(diào)制(FM)、調(diào)相調(diào)制(PM)和正交振幅調(diào)制(QAM)等。

在IQ調(diào)制中，信號(hào)被分為兩路，即I路(同相分量)和Q路(正交分量)，這兩路信號(hào)分別經(jīng)過各自的調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制。這兩路信號(hào)具有相同的頻率，但相位相差90度，一般使用sin和cos函數(shù)與I、Q兩路信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后再通過合路器合成一個(gè)復(fù)合信號(hào)。這種調(diào)制方式可以提高頻譜利用率，并通過將調(diào)制信息置于載波中的幅度、相位或者頻率來傳輸數(shù)據(jù)。

我們以IQ調(diào)制為例來講解模擬調(diào)制，IQ調(diào)制也叫做正交調(diào)制，數(shù)據(jù)分為兩路分別進(jìn)行載波調(diào)制，兩路載波相互正交，l是in-phase(同相)，q是

quadrature(正交)。IQ路信號(hào)是一路是0°，另一路是90°的正交信號(hào)，IQ調(diào)制原理如圖1.所示：

圖1.IQ調(diào)制原理圖

l路和Q路分別輸入兩個(gè)數(shù)據(jù)a，b，l路信號(hào)與cos(wt)相乘，Q路信號(hào)與sin(wt)相乘，之后再疊加在一起(Q路通常會(huì)乘-1)，輸出信號(hào)為s(t)。這個(gè)過程叫做IQ調(diào)制。在復(fù)數(shù)域用a+jb表示輸入信號(hào)，輸入信號(hào)與cos(wt)+jsin(wt)想乘后得到的實(shí)部即為輸出信號(hào)，如圖2所示

IQ調(diào)制器在無線電發(fā)送器中的應(yīng)用尤為關(guān)鍵，它能夠以非常有序且精準(zhǔn)的方式來更改信號(hào)的幅度和相位，以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，或者將數(shù)據(jù)編碼到正弦波上。而IQ解調(diào)器則用于無線電接收器，用于從已調(diào)信號(hào)中剝離數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)得到解譯。

IQ調(diào)制有哪些應(yīng)用場(chǎng)景

IQ調(diào)制在多個(gè)通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。首先，在無線通信系統(tǒng)中，IQ調(diào)制能夠?qū)崿F(xiàn)多載波調(diào)制技術(shù)，例如正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)。通過將大帶寬信號(hào)分成多個(gè)窄帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，這種技術(shù)可以有效提高信道的利用率和抗多徑干擾能力。此外，IQ調(diào)制也被廣泛應(yīng)用于3G、4G和5G移動(dòng)通信系統(tǒng)，以及無線局域網(wǎng)(Wi-Fi)技術(shù)中，提供高效的數(shù)據(jù)傳輸和更好的用戶體驗(yàn)。

在數(shù)字電視、數(shù)字音頻等領(lǐng)域，IQ調(diào)制也發(fā)揮著重要作用，可以實(shí)現(xiàn)高清視頻、高保真音頻的傳輸。同時(shí)，在雷達(dá)、無線電等領(lǐng)域，IQ調(diào)制也扮演著重要的角色，可以實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)處理和傳輸。

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，IQ調(diào)制技術(shù)也在不斷演進(jìn)。未來，隨著5G、6G等新一代通信技術(shù)的到來，IQ調(diào)制技術(shù)將會(huì)更加廣泛地應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更可靠的通信質(zhì)量。同時(shí)，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，IQ調(diào)制技術(shù)也將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，為各種智能設(shè)備之間的互聯(lián)互通提供支持。