Was ist eine Costas-Schleife?
Eine costas-Schleife ist eine analoge Schaltung, die einen Träger und seine Phase aus einem Eingangssignal ohne oder mit minimalem Trägergehalt regenerieren kann. Es ist eine Phasenregelschleife, die auf dem Frequenzinhalt der Eingangssignalseitenbänder beruht. Der Phasenregelkreis behält die Phasenbeziehung eines erzeugten Sinussignals zu einem Referenzsignal bei und verwendet einen spannungsgesteuerten Oszillator, der ein Sinussignal mit einer Frequenz und Phase erzeugt, die durch eine Lenkspannung und einen Phasenkomparator gesteuert werden können Schaltkreis. Wenn die Lenkspannung oder die Korrekturspannung ansteigt, kann sich die momentane Phasenleitung des spannungsgesteuerten Oszillatorausgangs relativ zu einem Referenzsignal erhöhen.
Für Kommunikationsschaltungen kann der Phasenregelkreis verwendet werden, um die Trägerfrequenz einzustellen sowie eine Spannung zu erzeugen. Die typische Eingabe in die costas-Schleife ist das sogenannte Trägersignal mit Doppelseitenbandunterdrückung. Unter Verwendung von Multiplizierern und Tiefpassfiltern werden der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators und der ankommende Träger mit unterdrücktem Doppelseitenband gemischt, so dass das Trägersignal mit unterdrücktem Doppelseitenband im Frequenzspektrum in das Basisbandspektrum verschoben wird, üblicherweise in das Audiospektrum. Letzteres ist allgemein als Demodulation der Nachricht vom modulierten Träger bekannt. In der digitalen Costas-Schleife werden die beschriebenen Multiplizierer und die Synchrondetektionsfunktion von digitalen Signalprozessoren ausgeführt.
Darüber hinaus ist der Träger mit Doppelseitenbandunterdrückung ein spezieller Signaltyp, da er keinen Träger aufweist. Die einfachste Form der Modulation ist die Doppelseitenband-Amplitudenmodulation, bei der ein Träger so modifiziert wird, dass seine Hüllkurve proportional zur Nachricht gemacht wird. Einfache Schaltungen können diese Doppelseitenband-Amplitudenmodulation, einen Träger mit zwei Seitenbändern, demodulieren. Ein einfacher Diodendetektor richtet den Träger gleich und leitet das Ergebnis an ein Tiefpassfilter weiter. Das Ergebnis ist die Nachricht.
Wenn der Träger unterdrückt wird, rekonstruiert die costas-Schleife den Träger unter Verwendung eines Merkmals, das als Trägerphasenwiederherstellung bezeichnet wird. Beim Start ist der freilaufende spannungsgesteuerte Oszillator noch nicht an die Trägerfrequenz des ankommenden Doppelseitenband-Unterdrückungsträgers gekoppelt. Es ist zu beachten, dass die costas-Schleife tatsächlich die Trägerfrequenz basierend auf den Seitenbandpositionen im Frequenzspektrum berechnet. Unter Verwendung des Tiefpassfilters in Phase und Quadratur oder einer um 90 Grad nacheilenden Version des spannungsgesteuerten Oszillatorausgangs erzeugt ein tiefpassgefiltertes Produkt der demodulierten Seitenbänder die Korrektursignale, um den spannungsgesteuerten Oszillator mit der Mitte zu synchronisieren der Seitenbänder, und dies ist die Trägerfrequenz. Währenddessen wird die Nachricht extrahiert, solange der spannungsgesteuerte Oszillator auf dem unterdrückten Träger verriegelt ist.