Аналитический и комплексный сигналы, Изучаю квадратурную обработку сигналов Опции

[Quasar]

Приветствую.

Решил по изучать квадратурную обработку сигналов, читаю Ричарда Лайонса и материалы dsplib.ru и не могу понять для себя следующее.

Что более или менее ясно:
- Есть комплексные сигналы, которые представлены реальной и мнимой частью. Спектр таких сигналов как отрицательный, так и положительный, симметричный или нет;
- Есть сигналы аналитические, это комплексные сигналы, спектр которых имеет всплески только в положительной части, в отрицательной нет;
- Есть сигналы реальные, спектр которых симметричен. Для перехода от реального сигнала к аналитическому (то есть комплексному с положительным спектром) используют преобразование Гильберта, а при переходе от аналитического к реальному просто откидывают мнимую часть, её и передают по эфиру.

Что мне не ясно:
При приеме сигнала от антенны, он чисто реальный, но какой он после обработки квадратурным смесителем? IQ сигнал == комплексный или нет, то есть такой сигнал подчиняется всем правилам обработки комплексных сигналов или нет?
В Matlab с помощью rtl-usb донгла я принимаю реальный эфир, с донгла идут квадратурные отсчеты, если я подключу к выходу донгла Matlab'овский спектро-анализатор, то увижу там несимметричный спектр, то есть сигнал комплексный аналитический? Или нет?

Должен ли квадратурный смеситель обязательно быть за синхронизирован с точностью до фазы с несущей (I канал) или нет? Вопрос навеян самим терминов In-phase.

[Aner]

Никаких зеркалок особо и не сможете наблюдать на слабых сигналах, поскольку они давятся в чипе фильтром на 40...50dB. И потом в RTL-USB донгле есть отдельный чип приемника, гетеродин его и настраиваете. И какая ПЧ у вас? Для наблюдения зеркалки знаете? Обработка есть внутри чипа,
на донгл идут квадратурные отсчеты т.е IQ комплексный сигнал с чипа приемника. А этот чип демодулятор - The RTL2832U is a high-performance DVB-T COFDM demodulator that supports a USB 2.0 interface.

[Quasar]

Никаких зеркалок особо и не сможете наблюдать на слабых сигналах, поскольку они давятся в чипе фильтром на 40...50dB. И потом в RTL-USB донгле есть отдельный чип приемника, гетеродин его и настраиваете. И какая ПЧ у вас? Для наблюдения зеркалки знаете? Обработка есть внутри чипа,
на донгл идут квадратурные отсчеты т.е IQ комплексный сигнал с чипа приемника. А этот чип демодулятор - The RTL2832U is a high-performance DVB-T COFDM demodulator that supports a USB 2.0 interface.

Да, в донгле есть тюнер E4000:



Собственно вопрос, вы хотите сказать, что синтезатор в этой микросхеме синхронизируется с несущей?

[Fat Robot]

Эхехе.. Курс средней школы:

Пусть есть узкополосный сингал с несущей . Рассмотрим, как будет преобразована спектральная составляющая этого сигнала на отстройке .

С точностью до амплитуды сигнал на отстройке :


Комплексный гетеродин настроен на частоту :


Сигнал после смесителя {действительный х комплексный}:


Составляющие в квадратурах с частотой будут отфильтрованы ФНЧ, который указан на вашей функциональной схеме, как LOW PASS IF FILTER. На выходе пары ФНЧ останется:

причем



T.o. для переноса сигнала на baseband никакой синхронизации не требуется. все что нужно - это чтобы составляющие с частотой после гетеродинирования попадали в полосу пропускания пары ФНЧ, т.е.


Это вы и наблюдаете в вашем эксперименте: был сигнал с AM на несущей. Вы его перенесли на BB без каких-л. изменений.

[Quasar]

Эхехе.. Курс средней школы:

Я наверное болел, когда в школе изучали квадратурную обработку ( :-) ), а голые синусы и косинусы на тот момент меня, как радиолюбителя, мало интересовали.

Меня собственно сбивает с толку, периодические упоминания в литературе когерентного приема. Очень часто пишется, что при таком способе приема, гетеродин приемника должен быть засинхронизирован с несущей. Но я так понимаю, что это речь идет о несущей уже в baseband'е? То есть, я на своем SDR-USB донгле, который ни как не синхронизируется с несущей, могу когерентно принимать, например, QPSK перенося сигнал в basseband и уже там, софт декодера будет производить синхронизацию и демодуляцию, так?

[Fat Robot]

Вы все правильно понимаете: гетеродин, который переносит из passband в baseband обычно не управляемый в том смысле, что с его помощью никакой синхронизации, необходимой для приема данных, не осуществляется. Он отвечает только за выбор канала приема. Это связано с тем, что при такой схеме приемного тракта проще сделать малошумящий гетеродин, и, как следствие, выдержать системные характеристики, зависимые от качества гетеродина. А это, например, избирательность по соседнему и/или по блокирующему каналам

Синхронизация по частоте и по фазе осуществляется уже в baseband. Т.е. у вас есть еще один комплексный гетеродин и смеситель (комплексный х комплексный). И вот у этого гетеродина уже управляемые частота и/или фаза, и сигналы управления формируются соотв. дискриминаторами.

Обычно вся обработка для baseband-сигнала делается в цифровом домене, т.е. квадратуры на выходе вашего приемного тракта с прямым преобразованием (analogue I/Q output на вашей функциональной схеме) оцифровываются, и отсчеты направляются в вычислитель.

Иными словами, для простоты считайте, что описанный в литературе когерентный приемник с засинхронизированным гетеродином имеет на входе baseband-сигнал.

Меня собственно сбивает с толку, периодические упоминания в литературе когерентного приема. Очень часто пишется, что при таком способе приема, гетеродин приемника должен быть засинхронизирован с несущей. Но я так понимаю, что это речь идет о несущей уже в baseband'е? То есть, я на своем SDR-USB донгле, который ни как не синхронизируется с несущей, могу когерентно принимать, например, QPSK перенося сигнал в basseband и уже там, софт декодера будет производить синхронизацию и демодуляцию, так?

[Quasar]

Иными словами, для простоты считайте, что описанный в литературе когерентный приемник с засинхронизированным гетеродином имеет на входе baseband-сигнал.

Ну вроде теперь все собирается в единую картину.

Тут выше писали про точность комплексного гетеродина, точнее про точность сдвига фазу в 90 градусов в I и Q каналах. В этой связи два вопроса.

Почему бы не понижать частоту обычным гетеродином, а комплексный сигнал получать уже в цифровом домене с цифровым комплексным гетеродином? Понятно, что повышаются требования к АЦП, частота дискретизации должна быть в два раза выше, но вроде это не сильно страшно. Или есть еще какие-то сложности?

И второй вопрос, при получении квадратур в приемниках в цифровом домене используют цифровой комплексный генератор. А возможно ли для этих целей использование фильтра Гильберта, просто дополняя реальный сигнал мнимой составляющей?

[Fat Robot]

По поводу схемы переноса в baseband: все зависит от требований к приемному тракту: чувствительность, избирательность, интермодуляционные параметры. Исходя из этого определяется частотный план, строится системная диаграмма тракта, выбираются основные компоненты. Конечно 2 и более переноса по частоте в аналоговом домене - это легко и приятно, но не всегда пригодно по габаритам или по потреблению. Например для случаев, когда приемный тракт полностью интегральный.

DDC есть и с действительным входом, и с квадратурным (например, ad6636: Real or complex input ports). Разница лишь в первом смесителе, ну и в ацп, если они интегрированы.

Что касается преобразователя Гильберта, то частью вашей схемы слежения за фазой и так является управляемый комплексный гетеродин и смеситель. А раз уж эти компоненты все равно есть, то зачем же еще преобразовтель Гильберта?

Ну вроде теперь все собирается в единую картину.

Тут выше писали про точность комплексного гетеродина, точнее про точность сдвига фазу в 90 градусов в I и Q каналах. В этой связи два вопроса.

Почему бы не понижать частоту обычным гетеродином, а комплексный сигнал получать уже в цифровом домене с цифровым комплексным гетеродином? Понятно, что повышаются требования к АЦП, частота дискретизации должна быть в два раза выше, но вроде это не сильно страшно. Или есть еще какие-то сложности?

И второй вопрос, при получении квадратур в приемниках в цифровом домене используют цифровой комплексный генератор. А возможно ли для этих целей использование фильтра Гильберта, просто дополняя реальный сигнал мнимой составляющей?

[Krys]

, то частью вашей схемы слежения за фазой и так является управляемый комплексный гетеродин и смеситель.

Ну я предыдущий вопрос видимо про это спрашивал. А можете по-простому, на пальцах в двух словах объяснить, как эта схема слежения за фазой работает? Мне интересно, что она с чем сравнивает, как обнаруживает уход. Т.е. уход какой частоты от какой?

[Fat Robot]

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Carrier_recovery

Ну я предыдущий вопрос видимо про это спрашивал. А можете по-простому, на пальцах в двух словах объяснить, как эта схема слежения за фазой работает? Мне интересно, что она с чем сравнивает, как обнаруживает уход. Т.е. уход какой частоты от какой?