信號(hào)的正交分解和差分傳輸?shù)膮^(qū)別

I/Q信號(hào)

I/Q信號(hào)是調(diào)制輸入端為了提高頻帶利用率而設(shè)計(jì)的相位正交得兩路信號(hào)。

在信號(hào)分析中，我們常把信號(hào)進(jìn)行矢量分解，也就是將信號(hào)分解為頻率相同、峰值幅度相同但相位相差90的兩個(gè)分量。

用矢量表述信號(hào)，可以完整地描述信號(hào)的幅度、頻率和相位。

矢量作為一個(gè)圖解工具，矢量是一個(gè)直角坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)的箭頭。箭頭的長度代表信號(hào)的峰值幅度，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎较?，箭頭與橫軸正半軸的夾角為相位。信號(hào)周期對(duì)應(yīng)于箭頭旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，信號(hào)每秒鐘完成旋轉(zhuǎn)的次數(shù)對(duì)應(yīng)于信號(hào)頻率。

信號(hào)矢量在縱軸上的投影長度等于信號(hào)的峰值幅度乘以相位正弦值。因此，如果信號(hào)是一個(gè)正弦波，該投影就對(duì)應(yīng)于信號(hào)的瞬時(shí)幅度。

通常采用一個(gè)正弦信號(hào)（Asinwt）和一個(gè)余弦信號(hào)（Acoswt）描述這兩個(gè)分量，其中余弦分量被稱為同相分量，即I分量；正弦分量被稱為正交分量，即Q分量。

對(duì)信號(hào)通常用復(fù)數(shù)表示，這樣它可以分解為實(shí)部與虛部。x(t)=a(t)+jb(t)，即為I、Q信號(hào)。

I/Q是信號(hào)分解，I或Q不能單獨(dú)代表信號(hào)全部信息帶一半信號(hào)。

I/Q主要用于無線通信的I/Q調(diào)制電路，即所謂的“萬能調(diào)制器”,可以實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制。

當(dāng)然差分信號(hào)也可以用在調(diào)制上，例如BPSK調(diào)制。另外所謂的基帶數(shù)字信號(hào)與基帶模擬信號(hào)是有區(qū)別的，DA之前是基帶數(shù)字信號(hào)，DA之后是基帶模擬信號(hào)。

例子：QPSK

設(shè)輸入的二進(jìn)制數(shù)字信息序列為1001001110...，則將它們分為10，01，00，11，10，...

即經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后得到I路信號(hào)：10011...，Q路信號(hào)01010...然后I路與coswt相乘，Q路與sinwt相乘，最后相加得到QPSK信號(hào)。

一般IQ線都會(huì)走差分對(duì)形式，下圖為某電路中采用的形式。

差分信號(hào)

差分信號(hào)是指在放大器輸入端為了避免共模干擾而設(shè)計(jì)的相位相反的兩路信號(hào)。

差分信號(hào)是信號(hào)形式，一路信號(hào)含有全部信息；差分可以數(shù)字，也可以模擬。

差分信號(hào)用于PCB板內(nèi)信號(hào)的傳輸，差分信號(hào)要求幅度相等而相位相反，主要是為了消除共模干擾,差分信號(hào)一般是基帶模擬信號(hào)，也可以是基帶的數(shù)字信號(hào),如高速數(shù)字信號(hào)。

要求傳輸差分信號(hào)的兩根線藕合得很緊，以得到良好的EMI性能及抗干擾能力，另外差分信號(hào)還可以達(dá)到精確的時(shí)序定位。

差分信號(hào)好處：

第一、因?yàn)槟阍诳刂?基準(zhǔn)'電壓，所以能夠很容易地識(shí)別小信號(hào)。

在一個(gè)地做基準(zhǔn)，單端信號(hào)方案的系統(tǒng)里，測(cè)量信號(hào)的精確值依賴系統(tǒng)內(nèi)“地”的一致性。

信號(hào)源和信號(hào)接收器距離越遠(yuǎn)，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。

從差分信號(hào)恢復(fù)的信號(hào)值在很大程度上與'地'的精確值無關(guān)，而在某一范圍內(nèi)。

第二、它對(duì)外部電磁干擾（EMI）是高度免疫的。

一個(gè)干擾源幾乎相同程度地影響差分信號(hào)對(duì)的每一端。

既然電壓差異決定信號(hào)值，這樣將忽視在兩個(gè)導(dǎo)體上出現(xiàn)的任何同樣干擾。

除了對(duì)干擾不大靈敏外，差分信號(hào)比單端信號(hào)生成的EMI還要少。

第三、在一個(gè)單電源系統(tǒng)，能夠從容精確地處理“雙極”信號(hào)。

為了處理單端，單電源系統(tǒng)的雙極信號(hào)，我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處（通常是中點(diǎn)）建立一個(gè)虛地。

用高于虛地的電壓來表示正極信號(hào)，低于虛地的電壓來表示負(fù)極信號(hào)。

接下來，必須把虛地正確地分布到整個(gè)系統(tǒng)里。

而對(duì)于差分信號(hào)，不需要這樣一個(gè)虛地，這就使我們處理和傳播雙極信號(hào)有一個(gè)高真度，而無須依賴虛地的穩(wěn)定性。

審核編輯：湯梓紅