Conversion I / Q brut en dB

J'obtiens des données I / Q d'une radio définie par logiciel. Je veux faire des trucs sur les signaux dans les données, mais seulement si cela dépasse une certaine plage. Quelle est la procédure générale pour obtenir le dB (dBm ou autre) de ce type de données? Des programmes tels que SDR # le font, mais je ne sais pas exactement ce qu'ils font pour que je puisse les imiter.

Les bases

L' amplitude d'un signal IQ n'est que la magnitude du vecteur,$\sqrt{I^2 + Q^2}$.

La puissance d'un signal IQ est la magnitude au carré,$I^2 + Q^2$.

Lorsque vous voyez un compteur logarithmique (dB), il mesure généralement le journal de la puissance, c.-à-d. $10 \log_{10}(I^2 + Q^2)$. (Cela peut également être calculé comme$20 \log_{10}$ de l'amplitude, mais à moins que vous ayez déjà l'amplitude qui gaspille une opération de racine carrée.)

Unités

N'oubliez pas que dB est un chiffre relatif. Si vous prenez juste$10 \log_{10}(I^2 + Q^2)$, alors 0 dB correspond à une amplitude d'exactement 1. Si votre pilote matériel prend la convention à virgule flottante habituelle des valeurs extrêmes extrêmes absolues allant de -1 à +1, alors vous pouvez dire que vos valeurs de puissance dB sont dBFS - décibels par rapport à la pleine échelle . Tout signal plus fort que ce niveau sera écrêté , déformant le signal.

dBm , décibels par rapport à un milliwatt de puissance, utilise simplement un niveau de référence différent. Vous pouvez convertir en dBm simplement en ajoutant ou en soustrayant la valeur d'étalonnage appropriée de la valeur dBFS - mais vous devez savoir que l'étalonnage de votre matériel à la fréquence d'intérêt, par exemple en le mesurant (en utilisant une source de signal de puissance de sortie connue) ; il est impossible d'effectuer cet étalonnage uniquement par logiciel, car les échantillons numériques ne sont que des nombres sans unités inhérentes.

(Une erreur que j'ai vue est de se référer aux valeurs d'échantillons ou aux paramètres qui évoluent en fonction d'eux, comme un seuil d'amplitude, comme étant en «volts»; c'est complètement absurde à moins que votre ADC (et autre matériel) ne soit réellement calibré à un volt. Ceci est déraisonnablement grand pour un récepteur radio.)

Application pratique

Si vous cherchez simplement à ignorer les signaux qui ne sont pas suffisamment forts (c'est ce que l'on appelle le silencieux de porteuse ou le silencieux de puissance ), peu importe les unités que vous utilisez, ou même si elles sont logarithmiques ou linéaires, car vous êtes juste faire une comparaison supérieure à. Le seul élément critique est que vous commencez par$I^2 + Q^2$ (par opposition à, disons, $I + Q$, ce qui serait tout simplement faux).

Remarque sur la bande passante que vous n'avez probablement pas besoin de lire

Il peut également être pertinent de noter que si vous filtrez un signal, vous supprimez par définition une partie de la puissance du signal, de sorte que la mesure sera plus petite.

En particulier, une FFT (comme c'est le principal affichage visuel dans des outils comme SDR #) peut être considérée comme une large collection de filtres extrêmement pointus; chaque «bac» de sortie recueille une partie de la puissance d'entrée. Par conséquent, la puissance dans chaque bac dépend de la largeur du bac. Si vous divisez par la largeur du bac en hertz (cette valeur étant$\text{sample rate}/\text{FFT length}$) avant de prendre le logarithme, puis à la place de la puissance dB, vous mesurez la densité spectrale de puissance dB , ce qui a l'avantage d'être indépendant de la largeur de la trame FFT si les caractéristiques qui vous intéressent sont plus larges qu'une trame (par exemple un signal modulé à large bande); s'ils sont plus étroits (par exemple des tons purs), la valeur de puissance est plus utile.