I/Q Modulatoren vs. Aufwärtswandler

[Jo T. (j_thalbach)]

Hi,

gibt’s wesentliche Unterschiede zwischen I/Q Modulatoren und 
Aufwärtswandlern? Mit beiden können Signale auf eine höhere Frequenz 
gesetzt werden.

Jo

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Meinst Du einen "Aufwärts-Mischer"?

MfG

[Martin L. (Gast)]

Hallo,

Jo T. schrieb:

> gibt’s wesentliche Unterschiede zwischen I/Q Modulatoren und
> Aufwärtswandlern? Mit beiden können Signale auf eine höhere Frequenz
> gesetzt werden.

Wenn Du mit Aufwärtswandler nicht einen Boost-Converter meinst - denn 
damit erzeugt man eine höhere Ausgangsspannung in Bezug zu der 
Eingangsspannung - sondern einen normalen Mischer dann kann man grob 
eine Dreiteilung machen:

1. Ein Mischer - als Up-Converter betrieben - erzeugt ein Ausgangssignal 
RF in dem es die Eingangssignale IF und LO so kombiniert, dass unter 
anderem das Signal IF(t) x LO(t) entsteht (x ist hier die 
Multiplikation). Im Frequenzbereich entspricht diese Multiplikation 
einer Faltung. Im Frequenzbereich entsteht also das Signal IF(f)*LO(f) 
wobei * der Faltungsoperator ist.
Da sowohl LO als auf IF rein reelle Signale sind, haben sie im 
Frequenzbereich die gleichen Frequenzanteile bei den negativen als auch 
den positiven Frequenzen. Das ist die Ursache für die so genannten 
Spiegelfrequenzen. Wenn man annimmt, das IF(t) und LO(t) reine 
Sinus/Cosinusschwingungen mit der Frequenz f_IF und f_LO sind ergibt 
sich somit am RF-Ausgang des Mischers nicht nur die Frequenz |f_IF+f_LO| 
sondern auch |f_LO-f_IF| wobei |x| der Betrag von x ist.

2. Ein reelles Signal hat ein Frequenzspektrum, welches symmetrisch um 
0Hz ist. Wird dieses nun durch einen Frequenzmischer in der Frequenz 
verschoben so ergibt sich, unter Vernachlässigung der Spiegelfrequenz, 
ein neues Signal welches im Frequenzbereich symmetrisch zu der 
LO-Frequenz ist. Die Information des Signals ist somit zwei mal 
vorhanden und damit redundant. Man kann jetzt im Prinzip die Hälfte von 
dem Spektrum entfernen und hat immer noch die gleiche Information. Diese 
kann man nun mit der doppelten Leistung übertragen und hat zusätzlich 
noch die Hälfte des thermischen Rauschens im Empfänger. Das nennt sich 
dann Signle-Sideband (SSB) Modulation
Man könnte aber auch in einer Hälfte des Spektrums andere Daten 
übertragen. Dann hat man die doppelte Datenrate. Hierfür braucht man ein 
Signal, welches nicht symmetrisch um 0Hz ist. Das geht nur dann, wenn 
das Signal komplexwertig ist. Das kann man z.B. dadurch erreichen, dass 
man den Real- und Imaginärteil als separate Signale behandelt.
Der IQ Mischer/-Modulator (wieder als Up-Converter) hat nun zwei 
IF-Eingänge - einen für das reale und einen für das imaginäre Signal. 
Das zu 0Hz unsymmetrische Signal wird nun mit diesem IQ-Mischer in der 
Frequenz verschoben und man erhält ein Signal, welches keine Redundanzen 
mehr enthält.

3. Manchmal möchte man einfach nur keine Spiegelfrequenz haben. In 
diesem Fall benutzt man ebenfalls einen IQ-Mischer. Man erzeugt das I 
und Q Signal so, dass es z.B. im negativen Teil des Frequenzspektrums 
keine Leistung mehr aufweist. Gibt man dieses Signal auf den IQ-Mischer 
erhält man ein Ausgangssignal, welches frei von der Spiegelfrequenz ist.
Glücklicherweise ist die Generierung dieses IF-Signals relativ einfach - 
man muss das Q Signal nur um 90° dem I Signal verzögern. In der Praxis 
verwendet man einen 90° Hybridteiler.

Es gibt noch viel über die Isolation der Spiegelfrequenz, über weitere 
Harmonische und Intermodulationsprodukte und 
Nicht-/Single-/Double/Triple-Balanced Mischer, über Leackage usw. zu 
schreiben aber das sind nur für die Grundlagen 2 Vorlesungen und zu viel 
für einen Forumgsbeitrag. Zumal es dazu auch gute Literatur gibt. Bei 
Bedarf kann ich dazu Referenzen heraussuchen.

Viele Grüße,
 Martin Laabs

[Robert M. (r0bm)]

Jo T. schrieb:
> gibt’s wesentliche Unterschiede zwischen I/Q Modulatoren und
> Aufwärtswandlern?

Wenn man die sonstigen Mischprodukte mal ausklammert, unterdrückt der 
eine das unerwünschte Seitenband bzw. die Spiegelfrequenz, der andere 
nicht.