布剛剛

寬帶信號I/Q采樣不平衡校正方法研究

布剛剛

（中國電子科技集團公司第二十研究所，西安 710068）

針對寬帶信號模擬正交下變頻時產(chǎn)生的I/Q信號不平衡問題，本文提出了一種在數(shù)字域?qū)/Q信號不平衡的校正方法，建立了I/Q信號不平衡的數(shù)字模型，分析了I/Q信號不平衡給系統(tǒng)帶來的影響，推導了I/Q信號不平衡的校正方法，并對校正結(jié)果進行了仿真驗證，該方法已在某設備中成功應用。

I/Q信號不平衡；正交變頻；校正

0 引言

1 IQ信號不平衡模型及對系統(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

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

式中，

新的正向頻率分量會給系統(tǒng)帶來鏡像問題[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題。為了解決這些問題，下面討論校正I/Q不平衡的方法。

2 I/Q信號不平衡矯正方法

通過矯正得到式（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 計算機仿真

校正前I/Q信號的時域圖如圖3所示。

校正前I/Q信號的頻譜圖如圖4所示。

圖4 校正前I/Q信號頻譜圖

校正后的I/Q信號時域圖如圖5所示。

圖5 校正后I/Q信號時域圖

校正后的I/Q信號頻譜圖如圖6所示。

圖6 校正后I/Q信號頻譜圖

設備中綜合后的I/Q校正流程如圖7所示。

圖7 I/Q信號校正流程圖

4 結(jié)論

本文對寬帶信號I/Q采樣時，正交下變頻時同相分量（I路）和正交分量(Q路)在工程實現(xiàn)時不正交的情況進行了分析，對I/Q信號不平衡校正方法進行數(shù)學推導，并給出了在離散數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的方法，最后對校正方法與校正結(jié)果進行了仿真驗證，并給出了設備中的實現(xiàn)的流程圖，并且校正方法在某實際設備中得到了應用，取得了很好的效果。

[1] 曹志剛.現(xiàn)代通信原理[M]. 北京：清華大學出版社，1992.

[2] 葛利嘉，曾凡鑫，劉郁林. 超寬帶無線通信[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2001.

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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-），陜西咸陽人，碩士研究生，工程師，主要研究方向為數(shù)字信號處理。