¿Puede alguien explicar qué significa IQ (cuadratura) en términos de DEG?

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Esta es una pregunta básica, pero me cuesta entender por qué una señal debe dividirse en componentes I y Q para que sea útil para la radio definida por software (SDR).

Entiendo que los componentes I y Q son la misma señal, solo 90 grados fuera de fase, pero no entiendo por qué esto es importante. ¿Por qué no puedes simplemente digitalizar una señal? ¿Por qué necesita una señal aparentemente idéntica que está desfasada en 90 grados? Y si necesita esta segunda señal, ¿por qué no puede crearla usted mismo (por ejemplo, en software) simplemente retrasando la primera señal?

Todo lo que puedo entender es que, por algún motivo, es necesario hacer una demodulación al estilo de FM en el software, pero no puedo encontrar nada en ningún lugar para explicar qué es la necesidad, y por qué esta demodulación no es posible sin I y Q componentes.

¿Alguien puede arrojar algo de luz sobre esto? Wikipedia no es particularmente útil, ya que cada página tiene un enlace en lugar de una explicación, y cada enlace apunta a la siguiente en un bucle sin fin.

    
pregunta Malvineous

4 respuestas

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Los componentes I y Q no son la misma señal; son muestras de la misma señal que se toman 90 grados fuera de fase y contienen información diferente. Es una distinción sutil, pero importante.

La separación de I y Q de esta manera le permite medir la fase relativa de los componentes de la señal. Esto es importante no solo para la demodulación de FM (y PM), sino también para cualquier otra situación en la que necesite distinguir el contenido de las bandas laterales superior e inferior del operador (por ejemplo, SSB).

Cada vez que se produce una conversión de frecuencia (heterodina) en un SDR (particularmente en el extremo análogo), los componentes I y Q se manejan de manera diferente. Se generan dos copias del oscilador local, una demora de 90 grados con respecto a la otra, y estas se mezclan por separado con I y Q. Esto preserva las relaciones de fase a través de la conversión.

EDITAR:

Todo esto realmente significa que está muestreando la señal a una velocidad lo suficientemente alta para capturar toda la información de banda lateral en ambos lados del operador. I y Q son realmente solo una convención de notación que hace que las matemáticas funcionen un poco más limpiamente. Se vuelve más relevante si termina heterodiando la señal directamente a la banda base (detección sincrónica). Si no conservas I y Q, las dos bandas laterales se doblan una encima de la otra (una forma de alias) y ya no puedes decodificar señales de FM, PM o QAM.

    
respondido por el Dave Tweed
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Este es realmente un tema tan simple que casi nadie explica bien. Para cualquier persona que tenga dificultades para entender esto, vea el video de W2AEW, enlace . En solo 16 minutos, pasa de la sopa a las nueces e incluso hace demostraciones con su osciloscopio y un circuito que realizó.

    
respondido por el Benjamin
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Tiene que ver con la frecuencia de muestreo, y cómo el reloj de muestreo (el oscilador local o LO) se relaciona con la frecuencia de la señal de interés.

La tasa de frecuencia de Nyquist es el doble de la frecuencia más alta (o ancho de banda) en los espectros muestreados (para evitar el alias). Pero en la práctica, dadas las señales de longitud finita y, por lo tanto, las señales de límite de banda no matemáticamente perfectas (así como la necesidad potencial de filtros de pared de ladrillo no implementables físicamente), la frecuencia de muestreo para DSP debe ser mayor más del doble de la frecuencia de señal más alta. Por lo tanto, duplicar el número de muestras duplicando la frecuencia de muestreo (2X LO) aún sería demasiado bajo. Cuadruplicar la frecuencia de muestreo (4X LO) lo ubicaría muy por encima de la tasa de Nyquist, pero usar una frecuencia mucho más alta sería más costoso en términos de componentes del circuito, velocidades de datos DSP, megaflops requeridos, etc.

Por lo tanto, la mayor parte del muestreo de CI se realiza con un oscilador local en (o relativamente muy cerca) la misma frecuencia que la señal, lo que obviamente es manera una frecuencia de muestreo demasiado baja según Nyquist. Una muestra por ciclo de onda sinusoidal podría estar en los cruces por cero, en la parte superior o en cualquier punto intermedio. Usted aprenderá casi nada acerca de una señal sinusoidal así muestreada. Pero llamémoslo, por sí solo inútil, conjunto de muestras al I de un conjunto de muestra de IQ.

Pero ¿qué hay de aumentar el número de muestras, no simplemente duplicando la frecuencia de muestreo, sino tomando un bit de muestra adicional un poco después del primero de cada ciclo? Dos muestras por ciclo un poco separadas permitirían estimar la pendiente o la derivada. Si una muestra estuviera en un cruce por cero, la otra no lo estaría. Por lo tanto, sería mucho mejor averiguar la señal que se está muestreando. Dos puntos, más el conocimiento de que la señal es aproximadamente periódica a la frecuencia de muestreo es generalmente suficiente para estimar con precisión las incógnitas de una ecuación de onda sinusoidal canónica (amplitud y fase).

Pero si se aleja demasiado con la segunda muestra, a mitad de camino entre el primer conjunto de muestras, terminará con el mismo problema que con el muestreo 2X (una muestra podría estar en un cruce de cero positivo, la otra en un negativo , diciendo que nada). Es el mismo problema porque 2X es una frecuencia de muestreo demasiado baja.

Pero en algún lugar entre dos muestras del primer conjunto (el conjunto "I") hay un punto dulce. No es redundante, al igual que con el muestreo al mismo tiempo, y no está espaciado uniformemente (lo que equivale a duplicar la frecuencia de muestreo), hay un desplazamiento que le brinda la máxima información sobre la señal, y el costo es un retraso preciso para la segunda muestra. de una tasa de muestreo mucho mayor. Resulta que ese retraso es de 90 grados. Eso le da un conjunto de muestras "Q" muy útil, que junto con el conjunto "I" le dice mucho más acerca de una señal que cualquiera de los dos. Quizás sea suficiente para demodular AM, FM, SSB, QAM, etc., etc.

Añadido:

Un desplazamiento exacto de 90 grados para el segundo conjunto de muestras también corresponde muy bien a la mitad de los vectores de base de componentes en una DFT. Se requiere un conjunto completo para representar completamente los datos no simétricos. El algoritmo de FFT más eficiente es muy comúnmente usado para hacer mucho procesamiento de señales. Otros formatos de muestreo que no son de IQ pueden requerir el preprocesamiento de los datos o el uso de FFT más largos, por lo que potencialmente son menos eficientes para algunos, el filtrado comúnmente requerido en el procesamiento de SDR de los datos de IF.

    
respondido por el hotpaw2
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I y Q son simplemente una forma diferente de representar una señal. Mentalmente piensas que una señal es una onda sinusoidal, ya sea modulada a lo largo de su amplitud, la frecuencia o la fase.

Las ondas sinusoidales se pueden representar como un vector. Si recuerdas los vectores en la clase de física, tiendes a trabajar con los componentes x y y de ese vector (sumando x's juntos y el y's ). Eso es lo que I y Q son esencialmente el X (estando en fase - I ) y el Y (la cuadratura - Q ).

Cuando se representa la onda sinusoidal como un vector y se ponen a disposición I y Q , puede ser mucho más fácil tener un software para realizar los cálculos matemáticos y demodular la señal. Su computadora tiene chips especializados (la tarjeta gráfica y la tarjeta de sonido son procesadores VECTOR ) con registros adicionales para mantener los componentes x y y para un cálculo rápido.

Por eso SDR quiere I y Q . I y Q permiten que los procesadores vectoriales de su computadora hagan la demodulación de manera rápida y eficiente.

    
respondido por el Joe A

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