Квадратурные сигналы — это отображение исходного сигнала на вещественную и мнимую ось. Как известно, для передачи информации на большие расстояния используется перенос сигналов по частоте. В результате образуются высокочастотные сигналы. Эти сигналы являются узкополосными сигналами в широком смысле. Это означает, что в таких сигналах отношение верхней частоты спектра к нижней близко к единице. Узкополосный сигнал можно представить в виде синусоды, модулированной низкочастотным сигналом. Его можно записать в виде следующей формулы:
(1),
где A — амплитуда сигнала;
f — частота;
φ — фаза.
Математически синусоидальный сигнал с произвольной фазой можно представить в виде комплексной экспоненты. Этот же сигнал по формуле Эйлера можно представить в декартовой системе координат, что и будет соответствовать квадратурным сигналам. Узкополосный сигнал в комплексной форме и разложение его на квадратурные компоненты описывается следующей формулой:
= 
(2),
Отображение комплексного экспоненциального сигнала на реальную и мнимую ось получили название квадратур I (синфазная составляющая) и Q (квадратурная составляющая). Сигнал I представляет собой проекцию на реальную (косинусоидальную) ось. Графическое изображение сигнала в координатах I и Q приведено на рисунке 1.
Рисунок 1. Графическое представление квадратурного сигнала в осях I и Q
Синусоидальный сигнал можно модулировать полезным низкочастотным сигналом по амплитуде, частоте и фазе. На протяжении двадцатого века было разработано огромное количество амплитудных, частотных и фазовых модуляторов, отличающихся друг от друга схемами и качественными характеристиками. Это разнообразие не позволяет сравнивать данные модуляторы между собой, не позволяет улучшать характеристики всех модуляторов одновременно, и что самое важное, трудно реализуется в цифровой форме. Представление сигнала в виде двух квадратурных сигналов позволяет легко реализовать универсальный модулятор, который может быть одновременно и амплитудным и частотным и фазовым модулятором в зависимости от взаимного соотношения низкочастотных квадратурных сигналов I и Q.
Схема универсального модулятора, позволяющего получать узкополосный высокочастотный радиосигнал (или сигнал промежуточной частоты) получила название квадратурный модулятор. Структурная схема квадратурного модулятора приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Структурная схема квадратурного модулятора
В данной схеме главным узлом являются аналоговые умножители, которые переносят квадратурный сигнал на высокую частоту. После суммирования результирующего сигнала в аналоговом сумматоре на выходе остается узкополосный высокочастотный процесс, промодулированный по заданному закону.
(3),
