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Moerjie

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キャリア同期

直接復元法#

一般的な方法は Costas 環で、原理のブロック図は以下の通りです:
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NCO 出力の直交キャリア信号を次のように仮定します:

$\begin{aligned}y_1&=\cos(w_ct+\theta)\y_2&=\sin(w_ct+\theta)\end{aligned}$

$\theta$ は復調端 NCO 出力のキャリア信号と変調端キャリア信号との間の位相差で、通常は非常に小さいです。
変調信号 $m (t) cos (\omega_ct+\theta)$ はそれぞれ $y_1,y_2$ と掛け算されて次のようになります:

$\begin{aligned}y_3&=m(t)cosw_ct\cos(w_ct+\theta)=\frac12m(t)[cos\theta+\cos(2w_ct+\theta)]\y_4&=m(t)cosw_ct\sin(w_ct+\theta)=\frac12m(t)[sin\theta+sin(2w_ct+\theta)]\end{aligned}$

低通フィルタリング後は次のようになります:

$\begin{aligned}y_5&=\frac12m(t)cos\theta\y_6&=\frac12m(t)sin\theta\end{aligned}$

これを掛け算すると誤差信号が得られます:

$y_7=\frac{1}{8}m^2(t)\sin2\theta\approx\frac18m^2(t)2\theta=\frac14m^2(t)$

$y_7$ はループフィルタを通じて NCO の位相制御ワードと周波数制御ワードを制御し、最終的に NCO 出力のキャリア信号と変調信号のキャリア周波数差を小さな値に減少させます。
NCO の出力 $y_1=\cos (\omega_ct+\theta)$ は復元された復調キャリアです。

ループフィルタ#

ループフィルタの主な役割:
鑑周波数器の出力の高周波誤差信号を除去し、周波数制御ワードの誤差補償を提供します。
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位相追跡モジュールの係数 $C_1$ はループフィルタ出力の位相特性を制御し、周波数追跡モジュールの係数 $C_2$ はループフィルタ出力の周波数特性を制御します。理論計算式は次の通りです:

$\begin{aligned}C_1&=\frac{2\delta w_nT}{K_d}\C_2&=\frac{(w_nT)^2}{K_d}\end{aligned}$

$\delta$ はループフィルタのシステム減衰係数を示し、通常は 0.707 に等しいです。
$\omega_n$ はループフィルタシステムの振動角周波数で、計算式は次の通りです:

\omega_n = \frac{8\delta B}{4\delta^2+1} \end{aligned}$$ $B$ はループフィルタのノイズ帯域幅を示し、通常は符号速度の 1/10 または 1/100 です。 その値が大きいほど、ループの周波数捕捉範囲も大きくなり、ロック状態に入る速度が速くなり、生成されるノイズも多く、ノイズの影響も大きくなります。したがって、ループ出力の周波数と位相のジッタも増加します。 $T$ は NCO の周波数制御ワードの更新周期を示します。 $K_d$ はループゲインで、鑑周波数器のゲイン $K_p$ と NCO のゲイン $K_0$ に関連しています。$K_p$ は一般に 0.03 とし、$K_0$ は次のように取ります: $$K_0=\frac{f_c}{2^N\times f_s},\\ f_c は NCO の駆動クロック、f_s は NCO 出力のサンプリングクロック、N は NCO 位相加算器のビット幅です。$$ ループフィルタの設計で最も重要なのはループ帯域幅の選択です。 ### NCO 周波数制御ワードを S と仮定すると、 $\frac{S}{2^N}=\frac{f_{out}}{f_s}$ ### 改良型 Costas ![image.png](ipfs://QmSup36AP68sTAWAMW2nRua9M7BC7dAJ54sRKtS7E1ybDG)
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