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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IQ Mischer testen 90°/180° Häh?


Autor: Hallo mit o (Gast)
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Ich will eigentlich nur einen IQ Mischer auf IQ Phase imbalance und IQ 
Gain mismatch messen. Vorher hapert's aber an einem Verständnisproblem:

Mir ist bekannt, dass 2 Signale mit einmal Phi_LO und einmal Phi_LO+90° 
hochgemischt werden.

Müssen die Basisbandsignale zwangsläufig ebenfalls schon eine 
Phasenverschiebung zueinander von 90° besitzen?
Denn die Pfade vor den Mischern heißen immer schon I und Q, was dies ja 
irgendwie andeutet.

Mulitpliziere ich 2 Sinus miteinander (Mathe):
a) Fall I und Q Pfade bekommen gleiches Signal: I-Pfad: einmal 0° 
(Basisbandsignal) einmal 90° (LO)/
--> Seitenbänder haben beide +90° im Argument des Sinus

b) Fall I und Q Pfade bekommen 90° verschobenes Signal: I-Pfad: einmal 
90° (Basisbandsignal) einmal 90° (LO)
--> ein Seitenband hat 0°, das andere 180° im Argument des Sinus

Ob jetzt Fall a) oder b) vorliegt, wenn ich die Signale hochgemischt 
habe, sollte doch im Spektrum kein unterschied zu sehen sein.

Und falls ich die Abwärtsmischer in einem IQ Demodulator testen will und 
entweder a) oder b) als Empfangssignal einspeise, müsste ich doch beiden 
dann an den I und Q Ausgängen im Basisband die Phasenverschiebung 
zueinander messen können und somit den Phasenfehler erkennen.

Hat vielleicht jemand Anmerkungen dazu?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Mit dem I & Q bezeichnet man orthogonale Komponenten eines Signals. 
Schliesslich hat man nur ein Signal. Das Signal wird gebildet aus 
X*cos(phi) + Y*sin(phi)
Bei der demodulation bildet man das signal wieder auf einen satz 
orthogonaler Signale ab, und erhaltet den Winkel phi = arctan (I/Q) oder 
so.

Falls man nun mit zwei nicht orthonormalen Signalen als Basis 
daherkommt, gibt's einen Winkelfehler, und der Kreis ist kein Kreis 
mehr, sondern eine Ellipse.

Autor: Peter R. (pnu)
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I-Q-Modulatin ermöglicht es, zwei Signale, die untereinander 90 Grad 
phasenverschoben sind, wie ein einzelnes AM-Signal zu übertragen und 
beim Rückmischen wiederzugewinnen. Die Wiedergewinnung gelingt aber ohne 
Übersprechen nur dann, wenn die I-Q Phasenbeziehung erhalten blieb, dh. 
die 90 Grad exakt eingehalten werden.

Einfachstes Kriterium ist also das Übersprechen.

Wenn ein Kanal mit einem Signal belegt wird, der andere nicht, so ist 
die Spannung am Ausgang für den ruhigen Kanal ein direktes Maß für die 
Vollkommenheit der I-Q-Übertragung.

Dazu kommt noch, dass bei kleinen Winkeln die Phasenauflösung schlecht 
ist, der Amplitudenfehler dagegen viel besser merkbar ist.

Autor: Der Neue (Gast)
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Heißt das, daß wenn ich an einer Kette aus IQ Modulator und IQ 
Demodulator, am Modulatoreingang nur auf den I Kanal einen Sinus gebe 
und den Q Kanal unbeschaltet lasse, am Ausgang des Demodulators auch nur 
am I Kanal der Sinus ausgegeben wird und der Q Kanal ruhig bleibt 
(idealerweise)?

Falls dann doch etwas auf dem Q Kanal schwingt, ist dass jedoch nicht 
der Amplitudenfehler, oder? Hierzu müsste ich ja dann doch auf beiden 
Kanälen einen Sinus einspeisen (oder auf I einen Sinus, auf Q einen 
Cosinus) und dann am Ausgang Abweichungen in der Amplituden und im 90° 
Phasenunterschied messen.

Ist das denn nicht möglich wenn ich auf beiden Kanälen das gleiche 
Signal einspeise? Sicher lässt sich so keine QAM realisieren aber es 
geht ja nur um den Amplituden- und Phasenfehler der Mischer. Oder kann 
der Demodulator dann die beiden Signale nicht mehr voneinander trennen, 
da sie keinen Phasenunterschied zueinander haben? (Ich glaube das wurde 
schon beantwortet, will aber nochmal sicher gehen)

Vielen Dank für eure Hilfe!

Autor: Peter R. (pnu)
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Jawohl, auf dem zweiten Kanal ohne eingespeistes Signal müsste Ruhe 
sein.

Also wenn man in den Kanal X einspeist, ist bei einwandfreier Übertagung 
am Ausgang auf Kanal Y Ruhe. Der gibt nur dann Spannung ab, wenn in der 
Übertragung ein Fehlwinkel Phi aufgetreten ist.

Bei Fehlwinkel Phi kommt aus Y das Signal Gesamtamplitude mal sinus Phi 
heraus, aus dem Kanal X das Signal Gesamtamplitude mal cosinus Phi.

Autor: Peter R. (pnu)
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Jawohl, auf dem zweiten Kanal ohne eingespeistes Signal müsste Ruhe 
sein.

Also wenn man in den Kanal X einspeist, ist bei einwandfreier 
Übertragung am Ausgang auf Kanal Y Ruhe. Der gibt nur dann Spannung ab, 
wenn in der Übertragung ein Fehlwinkel Phi aufgetreten ist.

Bei Fehlwinkel Phi kommt aus Y das Signal Gesamtamplitude mal sinus Phi 
heraus, aus dem Kanal X das Signal Gesamtamplitude mal cosinus Phi.

Wenn beide Kanäle mit dem gleichen Signal gespeist werden, wird der 
Phasenfehler nicht erkennbar, weil in einem Kanal die Spannung aus 
cosPhi + sinPhi entsteht und im anderen aus sinPhi+cosPhi, beide Summen 
sind gleich groß.

Autor: 50 Ohm (Gast)
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Ich kann aber bei Speisung mit gleichem Signal den Amplituden Fehler der 
I und Q Ausänge zueinander messen, richtig?

Autor: Peter R. (pnu)
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Der Amplitudenfehler kann man schon so messen, aber :

Die wohl wichtigere Größe bei der Übertragung ist, welches Übersprechen 
der beiden Signalwege untereinander stattfindet. Und da ist die Phase 
sozusagen die Markierung des Signals, zu welchem Kanal es gehört.

Was hilft eine Amplitudentreue in beiden Kanälen, wenn Signal X durch 
Phasendrehung teilweise in den Kanal für Y übertritt.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Leider wurde einiges vergessen. Nur ein signal am X Eingang ergibt nur 
unter folgenden Bedingungen ein ausschliessliches signal am I-ausgang : 
Der Sendetrager und der beim Empfangen verwendete Traeger haben exakt 
die selbe Frequenz und haben identische Phase. Das kann man natuerlich 
vergessen.
Falls der empfangstraeger Phasengelockt ist, aber 90 grad Verschiebung 
hat, so ist beim demodulieren, der I und der Q vertauscht. Allgemein. 
ein fester Phasenoffset ergibt eine feste Phasenverschiebung. Falls die 
Phase des sende und des empfangstraegers nicht gelock sind, dh die 
Frequenzen verschieden sind, dh die hase laeuft, so laeuft auch die 
demodulierte Phase davon.

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