数字或模拟?我和Q应该如何合并和分离?

模拟IQ调制器(用于发射机)和IQ解调器(用于接收机)已经使用了几十年([1]到[3])。

最近，已经引入了新的A / D和D / A转换器，可以直接示出1至4 GHz的IF;在第2，第3和第4和第4个奈奎斯特区（[4]至[7]）上采样。这些与较高速度数字逻辑组合允许组合（对于A / D）和分离（对于D / A）进行数字（[8]至[21]）。这在图1（a）（对于调制器）和图1（b）（用于解调器）中的图1（a）和图1（b）（DAC或ADC）的图1（b）所示。

图1 (a)。调制器

图1 (b)。解调器

另一方面，集成的模拟I, Q合成器和分离器在I和Q路径之间有很好的匹配，解决了模拟进行这些过程的一些异议。模拟技术也需要两倍于直接采样的数据转换器(A/D或D/As)，但它们的采样率较低;所以它们更便宜，需要更少的电力。如图1(a)(用于调制器)和图1(b)(用于解调器)所示，数据转换器(DAC或ADC)位于“a”位置。

作者开始思考这个问题。他在几个LinkedIn群组上征求意见，得到了有价值的答案。经确认者同意，在下面确认。他还尽可能地找到了有关这些功能的当代集成电路(ic)的特性的信息，以及这些ic的性能要求的结果。由此，他试图得出任何可以回答这个问题的一般性结论;IQ调制和解调应该用模拟还是数字?

模拟智商的方法

模拟智商方法已经存在了几十年([1]到[3])。任何IF或RF信号都可以用

R(t) = I(t)cos(2πft) +Q(t)sin(2πft)

其中F是载波频率，I（t）称为同相分量，并且q（t）称为正交组件。模拟IQ调制器采用基带信号I（T）和Q（T）并形成R（T）。这在图1（a）中示出了位置A中的DAC。模拟IQ解调器作为输入R（t），形成I（t）和q（t）。这在图1（b）中示出，其中DAC位于A.

模拟方法的一个关键问题是保持通过两个路径的增益相同，相位差正好为90º。有时忽略这些要求是两个低通滤波器。他们应该是完全增益和相位匹配的所有频率，有重要的信号能量。对这些需求的更精确的量化，以及偏离这些需求所造成的损失，将在后面的文章中给出。

数字智商的方法

高速数据转换器(dac和adc)的最新发展，使人们通过数字化实现IQ调制器和解调器功能，避免了模拟IQ方法一节中讨论的IQ不平衡问题，其中增益和相位可以无误差地产生([5]，[8]到[21])。对于调制器来说，在输出端有一个高速DAC，如图1(a)所示，DAC位于d位置。对于解调器来说，在输入端有一个高速ADC，如图1(b)所示，ADC位于b位置。

通常，这些数字方法利用锯齿效果，使用称为带通采样（[22]至[24]。[24a]，[24b]）。图2（a）显示了在时间采样的波形。图2（b）显示了未跳法和采样信号的光谱。ADC的采样时钟执行与RF混频器中的本地振荡器相同的功能。对于ADC，模拟滤波器可以仅允许一个奈奎斯特区域中的信号通过，并且该混合动作可用于将该奈奎斯特区域的信号下变频到基带中。

图2 (a)。时域采样

图2（b）。的取样信号的光谱

对于dac，输出可以及时成形，以提高更高频率的性能。

图3(a)显示了“正常”或“非归零”(NRZ) DAC输出。在每个示例之后，输出保持不变，直到下一个示例。模拟频谱如图3(b)所示。

图3（a）。时域采样

图3 (b)。

图4(a)显示了“归零”(RZ) DAC输出。每次采样后，输出在半个采样周期内保持不变，然后趋于零。如图4(b)所示，这将增加第二个Nyquist区域的振幅。

图4 (a)。时域采样

图4 (b)。

图5(a)显示了“Mix”或“RF”DAC输出。每次采样后，输出在半个采样周期内保持不变，然后变为负值。这与混频器的操作是相同的，它使用本振波形的两个极性。如图5(b)所示，模拟频谱在第二个Nyquist区有更大的振幅。在通过上述任何一种方法创建波形后，需要的频率必须用低通或带通滤波器滤除，以消除可能存在的任何不希望的混叠和虚假响应。

图5(一个)。时域采样

图5 (b)。

数字方法避免了任何与求积不平衡有关的问题。然而，由于量化和采样效应，所有的数据转换器都有它们自己不希望的参数。其中一些效果将在下一篇文章中展示。与模拟IQ网络相比，这些高速数据转换器的成本和功率要求通常也很高。

致谢

当报告中提到的问题第一次出现在作者的脑海中时，他通过一些LinkedIn群组征求了意见。收到了几个有用的答复。允许其个人信息被使用的是;Gary Kaatz, Khaled Sayed(埃及咨询公司)，Dieter Joos (ON Semiconductor)， Jaideep Bose (Asmaitha无线技术公司)。作者还感谢了他的妻子伊丽莎白，她可能很好奇她的丈夫在做什么;隐居在家里的办公室里，做着显然不是拿薪水的工作。

参考文献

本系列的每一篇文章都将使用以下参考资料。

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