『万物云联网』理解通信系统中的正交解调原理本文说明什么是正交解调（quadraturede

本文说明什么是正交解调（quadraturedemodulation），并帮助读者深入了解I/Q信号的性质。
如果您已经读过我们前面的文章，那么应该知道什么是I/Q信号以及如何完成正交（即基于I/Q信号）调制。在本文中，我们将讨论正交解调，这是一种从幅度，频率和相位调制波形中提取信息的通用技术。
转换为I和Q信号
下图显示了正交解调器的基本结构。

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正交解调器
您会很容易地注意到，该系统反过来后就类似于正交调制器。 RF信号乘以本地振荡器信号（用于I信道），然后将本地振荡器偏移90°（用于Q信道）。在上图所示的低通滤波之后的生成信号是准备进行进一步处理的I和Q波形。
在正交调制中，我们使用基带I/Q信号创建将被放大和传输的幅度，频率或相位调制波形。在正交解调中，我们将现有的调制转换为相应的I/Q基带信号。重要的是要了解接收到的信号可能来自任何类型的发射器-正交解调器解调的不仅限于最初通过正交调制创建的信号。
之所以需要低通滤波器，是因为应用于接收信号的正交乘法器与例如普通AM解调器中采用的乘法器没有区别。接收到的频谱将通过载波频率（fC）上下移动；因此，需要一个低通滤波器来抑制与以2fC为中心的频谱相关的高频成分。
如果您已经阅读了本号有关幅度解调的文章，则上一段可能使您意识到正交解调器实际上是由两个幅度解调器组成的。当然，您不能对调频信号应用普通的幅度解调，因为FM信号的幅度中并没有包含编码的信息。但是正交（幅度）解调可以捕获频率编码的信息-这仅仅是I/Q信号的本质（这是相当有趣的一点）。通过使用两个由相位差为90°的载波频率正弦波驱动的幅度解调器，我们生成了两个不同的基带信号，它们可以一起传达通过接收信号的频率或相位变化而编码的数据信息。
正交幅度解调
如我们在之前的文章“如何解调AM波形”中所述，幅度解调的一种方法包括将接收信号与载波频率参考信号相乘，然后对该乘积进行低通滤波。与围绕泄漏峰值检测器构建的AM解调相比，这种方法提供了更高的性能。但是，这种方法有一个严重的缺点：乘法的结果受发射器载波与接收器载波频率参考信号之间的相位关系的影响。

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接收和发射参考信号之间的相位差对解调信号的影响
这些图显示了发射机到接收机相位差的三个值的解调信号。随着相位差的增加，解调信号的幅度减小。在90°的相位差下，解调过程变得不起作用。这代表了最坏的情况-即，随着相位差从90°移开（沿任一方向），幅度又开始增加。
解决这种情况的一种方法是通过增加将接收机的参考信号的相位与接收到的信号的相位同步的附加电路。但是，可以使用正交解调来克服发射机和接收机之间不存在同步的问题。正如刚刚指出的，最坏情况下的相位差为±90° 。因此，如果我们用相隔90°的两个参考信号执行乘法，则一个乘法器的输出将补偿另一个乘法器的输出的幅度减小。在这种情况下，最差的相位差为45° ，您可以在上图中看到45°的相位差不会导致解调信号幅度的灾难性减小。
下图说明了这种I/Q补偿。轨迹线是来自正交解调器的I和Q分支的解调信号。
发射机相位=0°

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发射器相位=45°
（橙色轨迹线位于蓝色轨迹线的后面，即两个信号完全相同）