超外差结构的干扰

superheterodyne_transmitter

图1 超外差发射机模型图

镜频干扰

首先只考虑发送路的情况, 其中为本振频率,为中频,信号频率,在频谱仪上观察射频信号的频谱图,会发现关于对称的两个频率分量,如下图所示

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图2 镜频干扰与交调干扰的现象

镜像现象的MATLAB仿真代码:

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close all;clear;clc;

freq_baseband = 10e6;
freq_carrier = 50e6;
fs = freq_carrier * 8;
t = 0:1/fs:1e-5;
baseband_i = cos(2 * pi * t * freq_baseband);
carrier_i = cos(2 * pi * t * freq_carrier);
baseband_i = [baseband_i, zeros(1, 10000)]; % Suppress the fence effect(≧∇≦)ノ
carrier_i = [carrier_i, zeros(1, 10000)];
rf_i = baseband_i .* carrier_i;
figure();
subplot(121);
plot(abs(fftshift(fft(baseband_i))));
subplot(122);
plot(abs(fftshift(fft(carrier_i))));
figure();
plot(abs(fftshift(fft(rf_i))));

交调干扰

上图中除了分量外,还有其它的频率分量,这是由于交调干扰导致的。

忽略更高阶的非线性,仅将射频的非线性特性用三阶幂级数简单表示为

本实验使用的DDS IP核输出位宽为32位,为排除DDS量化误差引起的杂散,将DDS输出的信号导入到MATLAB中分析频谱

img-dds

如图所示,几乎没有图2中大功率的杂波出现,因此可以排除DDS幅度量化误差这一因素。

IQ失衡(IQ imbalance)

IQ调制

在只发路信号时,镜像分量的频谱图关于对称,当两路同时发单音信号时,现象为

iq-imbalance

图3 IQ失衡的现象

如图1所示,按照数字信号处理的理论,IQ调制的结果为,但实际上,正交调制与解调通过模拟电路实现,IQ两路的信号很难做到幅度相等、完全正交,因此会造成幅度和相位的失衡,将载波表达式修正为 则IQ调制的结果变为 经过混频后,忽略PA的非线性因素,其输出为 在频谱仪上能观察到的频率分量为 关于本振频率对称的两个分量的幅度不相等。

参考资料

接收机IQ不平衡:估计和纠正 (Rx IQ imbalance: Estimation and Correction)

默默感谢实验室诸位师兄师姐的答疑解惑!!!