基于I/Q解调原理的校准方法及实验

同相/正交(In-phase/Quadrature,I/Q)解调技术广泛应用于射频信号相位控制系统。I/Q器件存在固有误差,如直流偏置、幅度不平衡、相位不平衡和电路长度不等。这些误差会导致输出的I/Q轨迹呈椭圆,相位为非线性,影响相位鉴别的精度。为减小误差带来的影响,提出一种基于I/Q解调技术的软件校准方法,并将此方法在自制基于贴片式芯片集成的I/Q解调印刷电路板上验证。测试表明,输出的I/Q信号经校准后相位误差≤±0.15°,幅度稳定度≤±1%,通道延时≤10 ns。此板卡设计和校准方法已在新升级的上海光源储存环高频束流丢失分析系统中的射频信号前端预处理中使用,各项指标均满足束流丢失分析系统中射频信号监测的要求。

I/Q幅度和相位不平衡对脉冲压缩的影响及其矫正方法

就脉冲压缩雷达中接收机 I/ Q输出相位不平衡对脉冲压缩的影响以及矫正方法进行了研究 ,并提出了进行矫正的方法。研究表明 ,I/ Q相位不平衡将引起旁瓣电平升高 ,主瓣宽度增加。当I/ Q幅度相对误差在± 1 5%以内 ,相位相对误差在± 3°以内时 ,对脉冲压缩的影响可以忽略。但如果幅度相对误差达到± 2 5%以上 ,相位相对误差在± 1 0°时 ,对脉冲压缩的影响不能忽略 ,必须进行相位矫正处理。矫正方法的核心思想就是将经过幅度和相位不平衡矫正后的 I/ Q信号考虑进参考函数中。模拟表明 ,经过矫正处理后 ,对脉冲压缩的改善非常显著 ,从而可以对 I/

基于I/Q解调原理的数字PAD研制

I/Q解调器可以同时测量微波信号的相位和幅度.为了消除传统I/Q解调器的不平衡误差,根据I/Q解调原理,应用数字滤波器及Hilbert变换等数字信号处理方法实现了对微波信号的正交解调,可以精确测量任意包络形状微波信号的相位和幅度.测试表明,数字相位和幅度探测器的精度可达±0.5°,重复性误差小于0.2°,温度系数约为-0.1°/℃,相位测量的动态范围为-18～5 dBm,幅度测量的动态范围为-20～0dBm,其各项指标都达到了BEPCⅡ直线加速器相控系统的要求.

基于FPGA的正交I/Q解调实现

介绍了一种基于Stratix-Ⅲ高端系列FPGA的数字I/Q正交解调实现,并利用SignalTapⅡ工具对FPGA实时处理的数据进行了离线分析。该I/Q解调方式实现简单、实时性好,具有平滑功能,且占用FPGA资源少。该方法为用于软件无线电前端数字I/Q解调提供了一种实现方案。

递归SOQPSK-TG信号的两状态判决反馈解调算法

针对利用两状态网格图对递归部分响应成形偏移正交相移键控SOQPSK-TG信号进行解调时,网格图状态变量与累积相位不存在一一对应关系的问题,研究了解决此问题的判决反馈解调算法。该算法根据两状态网格图,在网格状态转移过程中,通过判决反馈,得到状态变量对应的累积相位。仿真结果表明,在信噪比大于0 dB时,SOQPSK-TG信号两状态判决反馈解调算法可以获得接近四状态解调的误比特性能。

一种新型宽带接收机I/Q通道失配的数字校正方法

由于各种因素的影响,I/Q通道之间通常会发生失配现象,这会降低接收机的动态范围,进而影响接收机的性能。本文提出了一种宽带接收机中L/Q幅相误差校正的数字方法：首先通过一种时域方法以获得误差信息,籍此计算校正所需参数,再由Newton插值多项式构造滤波器组对I/Q信号进行滤波校正。仿真表明,这种数字校正方法能有效地提高宽带接收机I/Q通道的正交一致性。

宽带数字接收机的I/Q通道失配校正

由于各种因素的影响,I/Q通道之间通常会发生失配现象,影响接收机的性能.分析了幅相误差校正参数的提取方法,提出了基于FIR滤波器的宽带数字接收机的数字域校正方法,研究了校正频点数、校正频点位置对系统性能的影响.仿真结果表明,这种方法能有效提高宽带接收机I/Q通道的正交一致性.

零中频接收数字阵列镜像抑制的性能分析与方法

为了解决零中频接收数字阵列波束合成的镜像抑制问题,从推导单通道零中频接收模型出发,首先给出了零中频接收数字阵列的数学模型,然后对同时存在通道间幅相误差、通道内I/Q不平衡误差时的阵列波束图、波束合成的镜像抑制性能进行理论分析。依据分析结果,阵列各通道引入随机辅助相位,提出了一种无需对通道内I/Q不平衡误差进行测量、波束合成输出镜像抑制比与阵元个数有关、适合于大规模数字阵列的波束合成镜像抑制方法。仿真实验验证了本文理论分析和所提方法的正确性。

伪码引信高速实时可配置宽带正交解调方法

针对传统伪码脉冲体制引信接收通道采用声表面波相关器和包络检波法提取回波信息的方式存在码型固定、丢失相位信息与现代伪码体制引信需要参数高速实时可配置、回波信号相干积累需求之间的矛盾,提出回波信号高速实时频率可配置宽带正交解调方法。该方法采用集成宽带可配置锁相环、正交解调器和滤波器对不同频率、不同码型的射频回波进行正交解调处理,将目标回波信号变换为固定低中频同相分量和正交分量,然后将两路信号送入数字信号处理器进行带通采样和后续处理。该方法既保留了回波信号幅度信息,也保留了回波信号相位信息,为后续数字相干积累、测距做预处理,可有效提高伪码引信的抗干扰能力,扩展近距探测能力。测试和试验结果证明,该方法可使引信的回波信噪比由原来的约16 dB提高到约33 dB,引信探测的最近距离减小了30 m,探测精度优于1 m。

存在I/Q不平衡的OFDM全双工双向译码转发中继系统及其性能分析

全双工技术可以使频谱利用率翻倍,是5 G系统的关键技术之一。采用直接变换结构的全双工系统中残余自干扰(Residual Self-Interference,RSI)和同相/正交(In-phase/Quadrature,I/Q)不平衡是限制系统性能的两大主要因素。该文针对存在I/Q不平衡的OFDM全双工双向中继系统,建立了译码转发中继模式下的全双工系统信号模型,分析了瑞利衰落信道下系统的中断性能,获得了系统中断概率的闭式表达式。仿真结果不仅验证了理论分析的正确性,还得到结论:随着I/Q不平衡程度和残余自干扰强度的降低,系统中断性能将得到改善;只有沿着最速下降路线降低I/Q不平衡或中继节点RSI,才能实现最优的性能提升;通过系统I/Q不平衡与RSI参数所在的坐标点和最速下降路线的相对位置关系,来确定改善全双工双向中继系统中断性能的最优措施。

一种基于离散短时傅里叶变换的逐码滑动DQPSK信号解调算法

提出了一种基于离散短时傅里叶变换的逐码滑动差分四相相移键控（differential quadrature phase-shift keying，DQPSK）信号解调算法：首先利用数字测频完成位同步；再利用离散短时傅里叶变换（discrete short time Fourier transform，DSTFT）后的频域相位信息，完成对信号的差分解调。详细阐述了算法的解调原理和过程，分析了对遥测信号解调的适用情况，给出了对比仿真结果。该算法解调性能良好，运行效率高，便于软件化实时处理。

宽带数字接收机I/Q幅相不一致性的校正

随着数字技术的发展,正交双通道变换在接收机中得到了广泛的应用。但是,由于各种因素的影响,I/Q通道的正交一致性并不能得到完全的保证,这会降低接收机的动态范围,进而影响接收机的性能。本文提出了一种宽带数字接收机I/Q幅相不一致性的校正方法,首先通过一种时域方法获得误差信息,接着构造滤波器组对I/Q信号进行校正。仿真结果表明,这种方法能有效提高宽带接收机I/Q通道的正交一致性。

I/Q解调器通道不平衡对频率步进雷达性能的影响

给出了毫米波频率步进雷达理想情况下一维距离像成像原理。在此基础上建立了I/Q通道不平衡模型,推导了I/Q正交解调器幅相不平衡对一维距离像的影响,即I/Q正交解调器的通道幅相不一致会对毫米波频率步进雷达一维距离像产生较强的虚假目标,影响目标的成像和识别能力。接着利用MATLAB进行了仿真分析,分析结果为提出I/Q设计指标提供了依据。

相位敏感光时域反射系统的时钟同源I/Q解调方法

提出一种基于时钟同源I/Q解调的相位敏感光时域反射系统解调方法.分析了调制信号与混频信号非同源不一致对解调结果的影响,采用声光调制器调制信号、斩波信号与I/Q混频信号时钟同源的方法以消除残余频率的影响.实验采用双压电陶瓷作为扰动源,通过I/Q解调实时获得后向瑞利散射光幅值和相位,进而实现扰动的定位和还原.实验结果表明,该系统能有效地探测到5km和9km处的正弦扰动,定位信号信噪比分别达17.8dB和16dB,相位解调结果准确还原正弦扰动,与正弦曲线的拟合系数分别为0.994和0.991,均方根误差分别为0.116和0.141.实验进一步验证了该方法能够测得不同扰动幅度下的相位正弦变化曲线,并能准确得到不同扰动频率,且扰动位置处相位变化幅度与扰动强度具有良好的线性关系,线性拟合系数达0.992,均方根误差为0.499,均优于非同源解调结果.

I/Q失衡影响下无人机多向全双工中继NOMA传输系统性能分析

无人机(UAV)具备高灵活性、强适应性和高机动性等优势,能够为6G网络提供便捷有效的辅助通信方案。为提高UAV通信系统的频谱效率,让所有用户彼此间在更少的时隙内完成信息交互,该文提出一种全双工(FD)多向中继非正交多址接入(NOMA)(FD NOMA MWRN)传输方案,考虑收发端都存在同相/正交(I/Q)失衡的情况,对系统的传输率和能量效率进行分析。仿真结果表明:相比半双工(HD),全双工技术可以实现频谱利用率的翻倍;所提方案比正交多址接入(OMA)方案更具性能优势,且不受用户数量的影响,传输消耗的时隙数始终为1;I/Q失衡会限制系统传输率,UAV的工作高度也对其起到一定的约束作用。

基于数据分解的高速QPSK并行解调方法

使用通用处理器进行信号处理具有灵活性、可扩展、易维护等优点,是未来软件无线电发展的趋势之一。提出了一种基于数据分解的高速正交相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)并行解调方法,该方法将串行信号流分解为信号块,通过对多个信号块的并行处理,实现高速率QPSK解调。为了消除各信号块处理之间的依赖性,在最大似然理论基础上提出了一种基于三维迭代搜索的QPSK开环解调算法。为了消除各信号块解调结果之间的相位模糊,提出了一种基于数据冗余的模糊一致性方法。仿真结果表明,该并行解调方法的信噪比损失在0.1dB以内。在惠普Z820工作站上搭建调制解调系统,测得解调信息速率为1 154.2 Mbps。

QPSK调制解调系统设计及FPGA实现

该文主要研究了四相相移键控调制解调器的实现。通过对四相相移键控解调系统的载波同步、位同步和相位模糊纠正模块设计,提出了一种现场可编程门阵列硬件可实现的四相相移键控调制解调系统设计方案,并进行了KC705-FPGA实验板下载测试。实验结果表明,该方案性能达到预期目标,能实现原始基带调制信号的准确还原。

L波段I/Q正交鉴相器的实现

介绍了 I/Q正交鉴相器的原理及实现方法 。

Optimization of Mapping Rule of Bit-Interleaved Turbo Coded Modulation with 16QAM

Optimization of mapping rule of bit-interleaved Turbo coded modulation with 16 quadrature amplitude modulation (QAM) is investigated based on different impacts of various encoded bits sequence on Turbo decoding performance. Furthermore, bit-interleaved in-phase and quadrature phase (I-Q) Turbo coded modulation scheme are designed similarly with I-Q trellis coded modulation (TCM). Through performance evaluation and analysis, it can be seen that the novel mapping rule outperforms traditional one and the I-Q Turbo coded modulation can not achieve good performance as expected. Therefore, there is not obvious advantage in using I-Q method in bit-interleaved Turbo coded modulation.

超声波电源中数字鉴相器设计

超声波电源系统中电压电流相位差测量精度影响着换能器振幅稳定性以及系统工作效率。目前基于异或门原理,采用分立数字芯片实现鉴相的方案,存在信号调理电路复杂、线性范围小、精度低等问题。为提高电压电流鉴相精度,该文提出了一种数字鉴相器设计。该数字鉴相器采用正交解调原理鉴相,并使用坐标旋转数字算法在FPGA上实现了鉴相器的设计,简化了电路,减少了杂散信号的干扰。经过Modelsim仿真测试表明在30 dB信噪比条件下鉴相误差为0.21°,最后经过实验测试,数字鉴相器鉴相最大误差绝对值为0:256°,提高了测量精度。