复杂采样的带宽

信息处理 奈奎斯特 模数 复杂的
2022-01-26 02:01:41

在发送端,我有一个 20 MHz 的载波频率,携带一个带宽为 40 MHz 的信号(所以 0 Hz 到 40 MHz,中心在 20 MHz)。

在接收端,我有一个双通道 ADC,每个通道的采样率为 40 MS/s(通道 1 的采样率为 40 MS/s,通道 2 的采样率为 40 MS/s)。硬件设置为将 I 和 Q 输入到两个通道中。

我是否能够正确采样接收到的信号而不会产生混叠?我看到之前讨论过这个问题(“复杂采样”可以打破奈奎斯特?),答案似乎是“BW = fs,因为你得到了负频率”,我不能 100% 确定“负频率”事情是一个警告,或者我可以像我得到 80 MS/s(我在技术上是)一样做数学,所以我鼓起了这个数字示例。

2个回答

复杂采样不会“破坏”奈奎斯特。IQ 正交采样每秒产生两倍多的信息位(对于实数或复数样本以相同的采样率),并且这些位中 I 和 Q 通道之间的 90 度相位偏移提供了有关频谱的额外信息。

演示混叠的一个典型示例是 DC 的样本和以采样率频率的正弦曲线的样本看起来相同。40 MHz 的单个样本通道将 0 Hz 和 40 MHz 正弦波混叠在一起。只有严格将输入频谱的带宽限制在 Fs/2 以下,才能防止这种混叠。如果将严格实数数据向量输入 DFT,结果将是共轭对称的,FFT 结果的一半将是冗余的,上半部分可以称为负频率图像。

但是使用正交采样(使用 40 MHz 采样时钟加上 90 度相移副本),DC 信号和 40 MHz 正弦波将被清楚地区分。对于 DC,I 和 Q 将相同,但对于 40 MHz 则不同,例如,如果 I 相同,Q 将不同,反之亦然。因此,IQ 采样率的一半和采样率之间的频谱不会与下面的频谱混叠,就像单通道采样的情况一样。如果您使用 IQ 数据作为复数输入向量来提供 DFT,则结果的下半部分和上半部分可能是非对称的,因此表示独立信息,因此带宽是严格实数的两倍(在 0 和 Fs 之间)相同采样率下的数据的 DFT。

为了对带宽为 F 的信号进行完全采样,奈奎斯特要求每个周期进行两次采样。

做到这一点的一种方法是在每个周期抽取真实样本,在 2F 处进行采样。这是表示奈奎斯特采样率的最常见方式。

另一种方法是在每个周期取一个真实样本和一个虚构样本。这是每个周期的两个独立样本。这么说,很明显一个复杂的样本实际上是两个样本。

因此,您可以说 Nyquist 要求您在每个周期内采集 2 个实数样本或 1 个复数样本。这两种方法每个周期都有两个样本。这两者都给出了信号带的完整采样,带宽限制为 F=1/Period。