寬帶信號(hào)I/Q采樣不平衡校正方法研究

布剛剛

寬帶信號(hào)I/Q采樣不平衡校正方法研究

布剛剛

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，西安 710068）

針對(duì)寬帶信號(hào)模擬正交下變頻時(shí)產(chǎn)生的I/Q信號(hào)不平衡問(wèn)題，本文提出了一種在數(shù)字域?qū)/Q信號(hào)不平衡的校正方法，建立了I/Q信號(hào)不平衡的數(shù)字模型，分析了I/Q信號(hào)不平衡給系統(tǒng)帶來(lái)的影響，推導(dǎo)了I/Q信號(hào)不平衡的校正方法，并對(duì)校正結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，該方法已在某設(shè)備中成功應(yīng)用。

I/Q信號(hào)不平衡；正交變頻；校正

0 引言

1 IQ信號(hào)不平衡模型及對(duì)系統(tǒng)的影響

以正交下變頻為例，理想情況下的正交下變頻如圖1所示。

圖1 理想情況下正交下變頻架構(gòu)圖

在實(shí)際工程中，由于模擬器件鏈路產(chǎn)生的I/Q信號(hào)不完全正交，以其中一路為基準(zhǔn)，記I路信號(hào)為，Q路信號(hào)為。則此時(shí)正交下變頻如圖2所示。

式中，

新的正向頻率分量會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)鏡像問(wèn)題[4]，下變頻分量隨著I/Q不平衡參數(shù)變化也給后端處理造成增益變化的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，下面討論校正I/Q不平衡的方法。

2 I/Q信號(hào)不平衡矯正方法

通過(guò)矯正得到式（6）：

由式（5）～式（6）可得：

即可得到：

令：

則有：

從式（10）可知，只要求出和值即可得到校正后的I/Q值。下面討論如何求和值。由于()和()本身正交，則有：

將式（10）代入式（11）可得：

可得：

則有：

3 計(jì)算機(jī)仿真

校正前I/Q信號(hào)的時(shí)域圖如圖3所示。

校正前I/Q信號(hào)的頻譜圖如圖4所示。

圖4 校正前I/Q信號(hào)頻譜圖

校正后的I/Q信號(hào)時(shí)域圖如圖5所示。

圖5 校正后I/Q信號(hào)時(shí)域圖

校正后的I/Q信號(hào)頻譜圖如圖6所示。

圖6 校正后I/Q信號(hào)頻譜圖

設(shè)備中綜合后的I/Q校正流程如圖7所示。

圖7 I/Q信號(hào)校正流程圖

4 結(jié)論

本文對(duì)寬帶信號(hào)I/Q采樣時(shí)，正交下變頻時(shí)同相分量（I路）和正交分量(Q路)在工程實(shí)現(xiàn)時(shí)不正交的情況進(jìn)行了分析，對(duì)I/Q信號(hào)不平衡校正方法進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并給出了在離散數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的方法，最后對(duì)校正方法與校正結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并給出了設(shè)備中的實(shí)現(xiàn)的流程圖，并且校正方法在某實(shí)際設(shè)備中得到了應(yīng)用，取得了很好的效果。

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[4] Pun K P. A Digital Method for the Correction of I/Q Phase Errors in Complex Sub-Sampling Mixers[C]. ICASSP，2000.

Research on Imbalance Correction Method of Wideband Signal IQ Sampling

BU Ganggang

According to the I/Q signal imbalance of wideband orthogonal Down Conversion, a new digital correction method is proposed, the I/Q signal imbalance model is constructed, the influence on system is analyzed and the imbalance correction method is presented in the paper. The performance of proposed new correction method is verified in simulation, and it has been successfully applied in current devices.

I/Q Signal Imbalance; Orthogonal Frequency Conversion; Correction

TN957

A

1674-7976-(2021)-03-195-04

2021-03-08。布剛剛（1986.07-），陜西咸陽(yáng)人，碩士研究生，工程師，主要研究方向?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理。