这是一个基本问题，但我无法理解为什么需要将信号分解为 I 和 Q 分量才能对软件定义无线电 (SDR) 有用。
我知道 I 和 Q 分量是相同的信号，只是相位相差 90 度，但我不明白为什么这很重要。为什么不能只数字化一个信号？为什么你需要一个相差 90 度的明显相同的信号？如果您确实需要第二个信号，为什么不能通过延迟第一个信号自己创建它（例如在软件中）？
我所能弄清楚的是，出于某种原因需要在软件中进行 FM 式解调，但我无法在任何地方找到任何东西来解释需要什么，以及为什么没有 I 和 Q 组件就无法进行这种解调。
有人能对此有所了解吗？维基百科并不是特别有用，每个页面都有一个链接代替解释，每个链接都指向下一个无限循环。
I 和 Q 分量不是同一个信号；它们是相同信号的样本，相位相差 90 度，它们包含不同的信息。这是一个微妙但重要的区别。
以这种方式分离 I 和 Q 可以测量信号分量的相对相位。这不仅对于 FM（和 PM）解调很重要，而且对于您需要区分载波（例如 SSB）的上边带和下边带的内容的任何其他情况都很重要。
每当 SDR（特别是在模拟前端）中发生频率转换（外差）时，I 和 Q 分量的处理方式不同。生成本地振荡器的两个副本，一个相对于另一个延迟 90 度，它们分别与 I 和 Q 混合。这通过转换保留了相位关系。
编辑：
这实际上意味着您以足够高的速率对信号进行采样，以捕获载波两侧的所有边带信息。I 和 Q 实际上只是一个符号约定，它使数学运算更加清晰。如果您最终将信号直接外差到基带（同步检测），则它变得最相关。如果您不保留 I 和 Q，两个边带会相互重叠（一种混叠形式），您将无法再解码 FM、PM 或 QAM 信号。
它与采样率有关，以及采样时钟（本地振荡器或 LO）如何与感兴趣的信号频率相关。
奈奎斯特频率速率是基带信号采样频谱（以防止混叠）中最高频率（或带宽）的两倍。但在实践中，给定有限长度的信号，以及非数学上完美的带限信号（以及对物理上可实现的非砖墙滤波器的潜在需求），DSP 的采样频率必须高于最高信号频率的两倍. 因此，通过将采样率加倍（2X LO）将样本数量加倍仍然太低。将采样率提高四倍（4X LO）将使您的采样率远高于奈奎斯特率，但在电路组件、ADC 性能、DSP 数据速率、所需的兆次浮点数等方面，使用更高频率的采样率会更加昂贵。
因此，IQ 采样通常使用与感兴趣的信号或频带相同（或相对接近）频率的本地振荡器完成，根据 Nyquist，这显然是采样频率（对于基带信号）太低。每个正弦波周期的一个样本可以全部在零交叉点，或者全部在顶部，或者在两者之间的任何点。对于如此采样的正弦信号，您几乎一无所知。但是让我们把这个本身几乎没用的样本集称为 IQ 样本集的 I。
但是如何增加样本数量，而不是简单地增加一倍采样率，而是在每个周期的第一个样本之后稍微增加一个样本。每个周期的两个样本稍微相隔一点就可以估计斜率或导数。如果一个样本处于零交叉处，则另一个样本不会。所以你最好弄清楚被采样的信号。两点，加上感兴趣的信号在采样率下大致周期性的知识（由于频带限制）通常足以开始估计规范正弦波方程的未知数（幅度和相位）。
但是如果你与第二个样本相距太远，到第一组样本之间的中间，你最终会遇到与 2X 采样相同的问题（一个样本可能处于正过零，另一个处于负过零，告诉你没有）。这与 2X 采样率太低的问题相同。
但是在第一组（“I”组）的两个样本之间的某个地方有一个甜蜜点。不是多余的，与同时采样一样，而且间隔不均匀（相当于采样率加倍），有一个偏移量可以为您提供有关信号的最大信息，其代价是额外采样的准确延迟更高的采样率。原来那个延迟是90度。这为您提供了一个非常有用的“Q”样本集，与“I”集一起，比单独的任何一个都可以告诉您更多关于信号的信息。也许足以解调 AM、FM、SSB、QAM 等，同时在载波频率或非常接近而不是远高于 2X 的载波频率上进行复杂或 IQ 采样。
添加：
第二组样本的精确 90 度偏移也很好地对应于 DFT 中分量基向量的一半。需要一个完整的集合来完全表示非对称数据。更高效的 FFT 算法非常常用于进行大量信号处理。其他非 IQ 采样格式可能需要对数据进行预处理（例如，调整相位或增益中的任何 IQ 不平衡），或者计算成本高昂的希尔伯特变换，或者使用更长的 FFT，因此对于某些滤波可能效率较低或在 IF 数据的典型 SDR 处理中通常进行的解调。
添加：
另请注意，SDR IQ 信号的瀑布带宽可能看起来很宽，但通常比 IQ 或复数采样率略窄，即使预复数外差中心频率可能远高于 IQ 采样率. 因此，两倍于 IQ 速率的分量速率（每个单个复数或 IQ 样本 2 个分量）最终高于感兴趣带宽的两倍，因此符合 Nyquist 采样。
添加：
您不能通过简单地延迟输入来自己创建第二个正交信号，因为您正在寻找信号与 90 度之后的信号之间的变化。如果您使用相同的两个值，则不会看到任何变化。仅当您在两个不同的时间采样时，才会稍微偏移。
这真是一个如此简单的话题，几乎没有人能很好地解释。对于任何难以理解这一点的人，请观看 W2AEW 的视频http://youtu.be/h_7d-m1ehoY?t=3m。在短短 16 分钟内，他从汤到坚果，甚至用他的示波器和他制作的电路进行演示。
I并且Q只是表示信号的另一种方式。您在脑海中将信号视为正弦波，可以沿其幅度、频率或相位进行调制。
正弦波可以表示为矢量。如果您记得物理课上的向量，您倾向于使用该向量的x和y分量（将x's和 加在一起y's）。这就是IandQ本质上是X（同相 - I）和Y（正交 - Q）。
当您像矢量一样表示正弦波并提供I和Q时，使用软件来执行数学运算来解调信号会容易得多。你的电脑有专门的芯片——显卡和声卡是VECTOR处理器——带有额外的寄存器来保存x和y快速计算的组件。
这就是为什么SDR想要I和Q. I并Q允许计算机上的矢量处理器快速有效地进行解调。