本次探討了使用正交解調(diào)對頻率調(diào)制和相位調(diào)制信號進(jìn)行處理的方法。
從上一頁面我們了解到，正交解調(diào)會產(chǎn)生兩個基帶波形，這兩個波形共同傳遞了接收信號載波中所編碼的信息。具體來說，這兩個I和Q波形相當(dāng)于一個復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部。調(diào)制信號中包含的基帶波形對應(yīng)于原始數(shù)據(jù)的幅度加相位表示法，而正交解調(diào)則將這種幅度加相位表示法轉(zhuǎn)換為I和Q信號，這兩種信號對應(yīng)于笛卡爾表示法。

考慮到正交解調(diào)器只是由兩個相位差為90°的載波頻率參考信號驅(qū)動的幅度解調(diào)器組成，因此我們可以使用正交解調(diào)來解調(diào)調(diào)幅信號，這或許并不令人驚訝。然而，正交解調(diào)最重要的特性之一是它的通用性。它不僅適用于幅度調(diào)制，還適用于頻率調(diào)制和相位調(diào)制。

正交頻率解調(diào)
首先，我們來看看對頻率調(diào)制信號應(yīng)用正交解調(diào)時產(chǎn)生的I和Q波形。接收到的調(diào)頻波形是一個由100 Hz正弦波調(diào)制的100 kHz載波。我們使用的是與調(diào)幅模擬中相同的正交解調(diào)器；它有兩個用于執(zhí)行乘法的任意行為電壓源，每個電壓源后面都跟著一個兩極點(diǎn)低通濾波器（截止頻率約為1 kHz）。有關(guān)如何在LTspice中創(chuàng)建調(diào)頻信號的信息，您可以參考“如何解調(diào)調(diào)頻波形”頁面。

對于這張圖，人們的第一反應(yīng)可能是困惑。這些看起來奇怪的信號與解調(diào)過程中應(yīng)該產(chǎn)生的恒頻正弦波有什么關(guān)系呢？首先，我們有兩個觀察結(jié)果：

顯然，I和Q信號的頻率不是恒定的。這可能會讓人一開始感到困惑，因?yàn)槲覀冎繧/Q調(diào)制涉及到正交載波的幅度調(diào)制。為什么頻率也在變化呢？重要的是要記住，這些I/Q信號對應(yīng)的是調(diào)制信號，而不是在正交調(diào)制器中相加的正交正弦波。被調(diào)制的正交載波的頻率不會改變，但是作為幅度調(diào)制信號的基帶波形不一定具有恒定頻率。

盡管我們無法直觀地解釋這張圖中的信息，但我們可以看到信號表現(xiàn)出周期性變化，并且這些變化與100 Hz基帶信號的周期（=10毫秒）相對應(yīng)。

確定角度
現(xiàn)在我們有了I/Q信號，我們需要以某種方式將它們處理成正常的解調(diào)波形。首先，我們嘗試在幅度調(diào)制中使用的方法：用一點(diǎn)數(shù)學(xué)方法來提取幅度數(shù)據(jù)。

顯然，這不起作用：幅度信號（紅色軌跡）看起來不像正弦波，頻率也不對（200 Hz而不是100 Hz）。然而，經(jīng)過進(jìn)一步考慮，這并不奇怪。原始數(shù)據(jù)由幅度和相位組成；當(dāng)我們應(yīng)用√(I2 + Q2)計(jì)算時，我們提取的是幅度。問題在于，原始數(shù)據(jù)并不是編碼在載波的幅度上——而是編碼在角度上（記得頻率調(diào)制和相位調(diào)制是角度調(diào)制的兩種形式）。

所以，讓我們嘗試另一種計(jì)算方式。讓我們提取I/Q數(shù)據(jù)的角度而不是幅度。如上面的直角三角形圖所示，我們可以通過應(yīng)用以下方程來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)：

以下是結(jié)果：