??雷達系統發射和接收的脈沖是實信號。本文解釋了如何通過正交解調對接收信號進行頻帶搬移,從而獲得一個復的基帶信號。
?一般具有較高載頻的低頻調制實信號表示如下:
x(τ)=cos[2πf0τ+?(τ)](1)x(\tau)=cos[2\pi f_0\tau+\phi(\tau)]\tag{1} x(τ)=cos[2πf0?τ+?(τ)](1)
其中,載頻f0f_0f0?比調制帶寬?(τ)\phi(\tau)?(τ)高幾個數量級(如GHz相對于MHz)
??圖示意了正交解調產生雙通道復數信號數據的過程。首先考察上面的通道,該通道中數據與cos(2πf0τ)cos(2\pi f_0 \tau)cos(2πf0?τ)相乘。利用三角恒等式
cosθ1cosθ2=12cos(θ1?θ2)+12cos(θ1+θ2)(2)cos\theta_1 cos\theta_2=\frac{1}{2}cos(\theta_1 -\theta_2)+\frac{1}{2}cos(\theta_1+\theta_2)\tag{2} cosθ1?cosθ2?=21?cos(θ1??θ2?)+21?cos(θ1?+θ2?)(2)
相乘后的結果為:
xc1(τ)=12cos[?(τ)]+12cos[4πf0τ+?(τ)](3)x_{c1}(\tau)=\frac{1}{2}cos[\phi(\tau)]+\frac{1}{2}cos[4\pi f_0 \tau +\phi(\tau)]\tag{3} xc1?(τ)=21?cos[?(τ)]+21?cos[4πf0?τ+?(τ)](3)
式(3)中第一個余弦項的最高頻率由帶寬?(τ)\phi(\tau)?(τ)決定,而第二個余弦項的頻率則高得多,在2f02f_02f0?左右。因此第二項可以通過低通濾波器予以濾除,濾波后的結果為
xc2(τ)=12cos[?(τ)](4)x_{c2}(\tau)=\frac{1}{2}cos[\phi(\tau)]\tag{4} xc2?(τ)=21?cos[?(τ)](4)
??類似的,在圖的下通道中,數據與?sin(2πf0τ)-sin(2\pi f_0 \tau)?sin(2πf0?τ)相乘,繼續使用三角恒等式
sin(θ1)cos(θ2)=12sin(θ1?θ2)+12sin(θ1+θ2)(5)sin(\theta_1)cos(\theta_2)=\frac{1}{2}sin(\theta_1-\theta_2)+\frac{1}{2}sin(\theta_1+\theta_2)\tag{5} sin(θ1?)cos(θ2?)=21?sin(θ1??θ2?)+21?sin(θ1?+θ2?)(5)
信號由低頻和高頻分量組成。相乘的結果為
xs1(τ)=12sin[?(τ)]?12sin[4πf0τ+?(τ)](6)x_{s1}(\tau)=\frac{1}{2}sin[\phi(\tau)]-\frac{1}{2}sin[4\pi f_0 \tau+\phi(\tau)]\tag{6} xs1?(τ)=21?sin[?(τ)]?21?sin[4πf0?τ+?(τ)](6)
經過低通濾波后,信號xs2(τ)x_{s2}(\tau)xs2?(τ)為
xs2(τ)=12sin[?(τ)](7)x_{s2}(\tau)=\frac{1}{2}sin[\phi(\tau)]\tag{7} xs2?(τ)=21?sin[?(τ)](7)
??隨后信號xc2(τ)x_{c2}(\tau)xc2?(τ)和xs2(τ)x_{s2}(\tau)xs2?(τ)被模數轉換器(ADC)按不低于?(τ)\phi(\tau)?(τ)帶寬的采樣率采樣。由于經過正弦和余弦相乘,兩路信號在相位上是正交的,表示成復數形式為
x3(τ)=xc2(τ)+jxs2(τ)=12exp[j?(τ)](8)x_3(\tau)=x_{c2}(\tau)+jx_{s2}(\tau)=\frac{1}{2}\mathrm{exp}[j\phi(\tau)]\tag{8} x3?(τ)=xc2?(τ)+jxs2?(τ)=21?exp[j?(τ)](8)
這兩個獨立信號稱為復信號的正交分量,或者稱為同相(I)(I)(I)和正交(Q)(Q)(Q)通道。