Chuyển đổi I / Q thô thành dB

Tôi đang nhận dữ liệu I / Q từ radio được xác định bằng phần mềm. Tôi muốn làm một số thứ về tín hiệu trong dữ liệu, nhưng chỉ khi nó vượt quá một phạm vi nhất định. Quy trình chung để có được dB (dBm, hoặc bất cứ điều gì) từ loại dữ liệu này là gì? Các chương trình như SDR # làm điều đó, nhưng tôi không biết chính xác họ làm gì để tôi có thể bắt chước họ.

Khái niệm cơ bản

Các biên độ của một tín hiệu IQ chỉ là độ lớn vector, .$\sqrt{I^2 + Q^2}$

Sức mạnh của tín hiệu IQ là cường độ bình phương, .$I^2 + Q^2$

Khi bạn thấy máy đo logarit (dB), nó thường đo nhật ký công suất, tức là . (Điều này cũng có thể được tính bằng của biên độ, nhưng trừ khi bạn đã có biên độ làm lãng phí một hoạt động căn bậc hai.)$10 \log_{10}(I^2 + Q^2)$$20 \log_{10}$

Các đơn vị

Hãy nhớ rằng, dB là một con số tương đối. Nếu bạn chỉ mất , thì 0 dB tương ứng với biên độ chính xác 1. Nếu trình điều khiển phần cứng của bạn lấy quy ước dấu phẩy động thông thường của các giá trị mẫu cực kỳ tuyệt đối từ −1 đến +1, sau đó bạn có thể nói rằng giá trị công suất dB của bạn là dBFS - decibel so với toàn thang đo . Bất kỳ tín hiệu nào mạnh hơn mức đó sẽ bị cắt bớt , làm biến dạng tín hiệu.$10 \log_{10}(I^2 + Q^2)$

dBm , decibel tương ứng với một milliwatt năng lượng, chỉ sử dụng một mức tham chiếu khác nhau. Bạn có thể chuyển đổi thành dBm chỉ bằng cách thêm hoặc bớt giá trị hiệu chuẩn thích hợp từ giá trị dBFS - nhưng bạn cần biết rằng hiệu chuẩn cho phần cứng của bạn ở tần suất quan tâm, chẳng hạn như bằng cách đo nó (sử dụng nguồn tín hiệu của đầu ra công suất đã biết) ; không thể thực hiện hiệu chuẩn đó hoàn toàn trong phần mềm vì các mẫu kỹ thuật số chỉ là số không có đơn vị vốn có.

(Một lỗi tôi đã thấy là đề cập đến các giá trị mẫu hoặc các tham số theo tỷ lệ của chúng như ngưỡng biên độ, như trong các volvvvvvv, điều này hoàn toàn vô nghĩa trừ khi ADC của bạn (và phần cứng khác) thực sự được hiệu chỉnh đến một volt. Điều này là vô lý lớn đối với một máy thu radio.)

Ứng dụng thực tế

Nếu bạn chỉ muốn bỏ qua các tín hiệu không đủ mạnh (điều này được gọi là squelch Carrier hoặc power squelch ), thì bạn không sử dụng đơn vị nào, hoặc ngay cả khi chúng là logarit hoặc tuyến tính, bởi vì bạn chỉ làm một so sánh lớn hơn so với. Thành phần quan trọng duy nhất là bạn bắt đầu với (trái ngược với, tôi nói, , sẽ hoàn toàn sai).$I^2 + Q^2$$I + Q$

Lưu ý về băng thông có lẽ bạn không cần đọc

Cũng có thể có liên quan để lưu ý rằng nếu bạn lọc tín hiệu, theo định nghĩa bạn sẽ loại bỏ một số công suất tín hiệu, do đó phép đo sẽ nhỏ hơn.

Cụ thể, một FFT (chẳng hạn như hiển thị hình ảnh chính trong các công cụ như SDR #) có thể được coi là một bộ sưu tập lớn các bộ lọc cực kỳ sắc nét; mỗi đầu ra, bin bin, thu thập một phần công suất đầu vào. Theo đó, công suất trong mỗi thùng phụ thuộc vào chiều rộng của thùng. Nếu bạn chia cho chiều rộng của thùng theo hertz (giá trị đó là ) trước khi lấy logarit, thì thay vì công suất dB, bạn đo mật độ phổ công suất dB , có mật độ phổ công suất dB , có lợi thế của việc độc lập với chiều rộng thùng FFT nếu các tính năng bạn quan tâm rộng hơn một thùng (ví dụ: tín hiệu điều chế băng rộng); nếu chúng hẹp hơn (ví dụ: tông thuần) thì giá trị công suất sẽ hữu ích hơn.$\text{sample rate}/\text{FFT length}$