如何改善镜频抑制能力呢？

RF测试笔记是业界一线工程师们通过理论和实践相结合的方式介绍射频微波测试技术的专栏，主要涵盖噪声系数、数字调制、矢网、频谱分析、脉冲信号等内容。

在前面关于数字调制的文章中分别介绍了IQ 调制的基本理论及调制解调的数学解析及图解过程（数字调制系列：如何理解IQ ？、数字调制系列：IQ基本理论、数字调制系列：IQ调制及解调简述），阐述了常见的数字调制方式，并解释了为什么经过IQ 调制器之后带宽会翻倍的原因。本文将着重介绍模拟IQ 调制器的特性，为后面的IQ 调制性能验证测试作准备。

模拟IQ 调制器包含Mixer，在上变频的过程中，势必会产生镜频产物。当输出无频偏信号时，即信号中心频率与调制器的LO 信号频率相同时，相当于采用的是Zero-IF 机制，镜频产物与信号本身不可分割，即使通过滤波器也无法滤除镜频。庆幸的是，采用IQ调制及解调器，即使存在镜频产物，依然可以恢复出原始的IQ信号。这也是为什么模拟IQ 调制器之后不需要镜频抑制滤波器的原因。

由于这种正交架构，IQ 调制器本身是具有一定镜频抑制能力的，但是只有在输出具有一定频偏的信号时，即信号中心频率与LO 信号频率不同时，才能体现出镜频抑制特性。下面将通过一些特殊的基带IQ 信号进行解析分析，阐述影响镜频抑制特性的因素，及如何改善镜频抑制特性。

1. IQ 信号幅度平衡性对镜频抑制的影响

IQ信号幅度不平衡（即幅度不同），要么是输入至调制器的I 和Q 信号的幅度不平衡，要么是调制器具有一定的增益不平衡（即I 和Q 两路的增益不同），这些都会影响对镜频的抑制能力。

令i（t）=Acoswbt，q（t）=sinwbt，则经过IQ调制输出的射频信号s（t）为

s（t）=Acoswbt· coswct - sinwbt · sinwct

积化和差得

s（t）=0.5（A+1）cos（wc+wb）t + 0.5（A-1）cos（wc-wb）t

当A=1时，射频信号中只有上边带（wc+wb）分量；

当A=-1时，射频信号中只有下边带（wc-wb）分量；

当A≠±1时，射频信号中同时包含上边带（wc+wb）和下边带（wc-wb）两个分量。

以上通过解析方式介绍了IQ 调制器的镜频抑制特性，其实通过图解方法也可以清晰简便地进行说明。下面考虑A=1的情况，图1 给出了载波信号的傅里叶变换，这是双边带频谱，基带信号经过IQ 调制器实现了频谱的搬移，图2分别给出了调制器两个支路上的频谱变换情况，最终经过合路器合路后，下边带分量相互抵消，只剩下上边带分量。

图1. 载波信号的傅里叶变换（双边带频谱）

图2. IQ 调制过程频谱变换示意图

当A≠±1时，射频信号中同时包含上下边带，定义边带抑制比为：20lg│A+1│/│A-1│ （dB）。

如何改善镜频抑制能力呢？

IQ 调制器两个支路的增益不平衡特性已经无法调整，但是可以在基带侧通过调整I 和Q 两路波形的幅度大小改善镜频抑制。矢量信号发生器VSG及任意波信号发生器AWG均提供了IQ Gain Imbalance调整参数，对其进行微调即可改善镜频抑制。

2. IQ 正交性对镜频抑制的影响

正交性包括两个方面：（1） 基带信号I 和Q 之间的正交性；（2） IQ 调制器两个Mixer 的LO 信号之间的正交性。如果正交性不好，当产生无频偏的数字调制信号时会带来调制和解调的误差（EVM、BER 恶化），另一方面在产生单边带信号时，会恶化镜频抑制特性。

令i（t）=cos（wbt+?），q（t）=sinwbt，则IQ 调制器输出的射频信号为

s（t）=cos（wbt+?）· coswct - sinwbt · sinwct

积化和差得

s（t）=0.5（1+cos?）·cos（wc+wb）t-0.5sin?·sin（wc+wb）t-0.5（1-cos?）·cos（wc-wb）t+0.5sin?·sin（wc-wb）t

对于（wc+wb）分量，令a=0.5（1+cos?），b=0.5sin?，则取θ满足如下关系：

cosθ=a/√（ a2+b2），sinθ=b/√（ a2+b2）

类似地，对于（wc-wb）分量，令c=0.5（1-cos?），b=0.5sin?，则取θ1满足如下关系：

cosθ1=c/√（c2+b2），sinθ1=b/√（c2+b2）

以上公式代入s（t），最终可得

s（t）=0.707√（1+cos?）·cos［（wc+wb）t+θ］+0.707√（1-cos?）·cos［（wc-wb）t-θ1］

由正交误差?造成的镜频抑制度为：10lg（1+cos?）/（1-cos?） （dB）。

以上是从基带I 和Q 信号的正交性着手分析对镜频抑制特性的影响，如果基带信号理想正交，而IQ 调制器两个Mixer 的LO 正交性不好，整个推导过程是类似的，此处不再赘述。当然，IQ 调制器的特性已经固定，只能通过调整基带信号的正交性改善镜频抑制能力。

3. IQ 调制器的载波抑制特性

IQ 调制器除了可以抑制镜频外，在数字调制过程中还可以抑制载波。理论上，只要模拟I 和Q 信号中没有DC 分量，而且IQ 调制器是理想的，那么输出的射频宽带信号中将没有载波。但是实际产生的宽带信号总是具有一定的载波泄露，来源于两部分：（1） IQ 信号中包含一定的DC 分量；（2） IQ 调制器中Mixer 的LO 泄露。

对于数字调制信号而言，载波泄露是一种带内干扰，如果载波分量较强，将直接影响整个系统的通信质量。因此，要尽量降低载波泄露。通常在基带侧微调I Offset 或者Q Offset 来改善载波抑制特性，这相当于引入DC 分量，如果设置的DC 的量和极性合适，I 和Q 两路引起的载波泄露将相互抵消，甚至可以抵消Mixer 的LO 泄露带来的影响。

以上介绍了IQ 调制器的镜频抑制及载波抑制特性，这些都是IQ 调制器固有的特性，也是性能验证测试中必测的项目。此外，IQ 调制器还有幅频响应、三阶交调等参数，这些也都是需要测试的。不同的测试项目需要不同的测试设备和测试方法，这将是后面要介绍的内容……
责任编辑:pj