数字中频I/Q解调模块的方案和工作原理

矢量信号分析是近年来随着数字通信的发展而产生的信号测量分析技术，是建立在信号数字化基础上的一项数字信号处理技术。与大多数数字通信接收机一样，矢量信号分析依赖于数字解调电路的设计，在某种程度上可以说是采用了软件无线电的数字化中频处理技术。要完成矢量信号分析，首先要对数字调制信号进行正交解调，分解出I和Q两路正交的基带信号，中频数字化则是正交解调的重要硬件手段。传统的正交解调电路采用模拟器件，由此引入的一系列模拟器件所固有的误差降低了正交解调器的性能，例如增益平衡度、正交平衡度、直流偏移、阻抗匹配以及本振泄漏等。因此传统的模拟正交解调机制已被数字化解调所代替，从而提高了系统的稳定性和信号分析的灵活性。

矢量信号分析的一个很重要的特点是能够对各种格式的数字调制信号进行精确又直观的各种调制参数测量，而对解调数据的实时输出则没有太多要求，因此矢量信号分析中采用的数字解调设计与其他解调设备考虑的重点将有所区别。

矢量信号分析模块原理框图如图3-29所示。经过射频和微波接收变频后得到的21.4 MHz中频信号输入到14 bit的高速A/D转换器，在矢量信号分析状态下，中频信号带宽最大可以大于10 MHz，远大于频谱分析测量状态下的带宽要求，因此，在本方案中，A/D采样时钟速率设置为85.6 MHz，满足奎斯特采样定理。A/D转换后的数据分两路与数字本振（本振频率为21.4 MHz）相乘，并分别经过数字低通滤波器滤除本振等杂波后，得到I和Q两路数字基带信号数据流，低通滤波器采用CIC滤波器和FIR滤波器相结合，可以有效滤除乘法器产生的本振二次谐波等杂波分量。经过频谱搬移后的基带信号，频率上限已经大大降低，85.6 MHz的信号采样率已经没有必要，因此需要对信号进行抽取，CIC滤波器同时还完成信号的抽取功能，从而降低基带信号的采样率，有利于后续信号的处理。随后，再对两路基带信号进行重取样，调整信号的采样速率，使基带信号的采样速率与被测信号的码元速率建立倍数关系。

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图3-29　矢量信号分析模块原理框图

I和Q两路基带信号同时进入幅度和相位补偿滤波器，对通带内的信号幅度和相位进行补偿，提高信号的分析质量，补偿数据存储在可读写存储器中。随后，经过抽取滤波器和取样器对信号进行进一步的抽取和重采样。

根据码元速率的不同，得到的基带信号采样频率在10 kHz到85.6 MHz之间。最后，基带信号分别存储于I路和Q路存储器之中，存储触发和地址控制由DSP、触发单元和地址累加器共同完成。一次存储的数据由数字信号处理器在信号分析时进行读取。

I路参考信号存储器和Q路参考信号存储器分别存储DSP根据测量信号比特流所产生的两路参考基带信号。