Costas环在无线扩频定位系统中的应用技术研究

合集下载

costas环法bpsk信号解调的研究与实现

costas环法bpsk信号解调的研究与实现
Costas环是一种常用于解调二进制相移键控（BPSK）信号的数字环，它可以通过对输入信号进行频率差分来实现信号解调。

在环法BSPK信号解调中，Costas环被广泛应用，可以实现高效的信号解调和数据恢复。

以下是一些实现Costas环法BSPK信号解调的步骤：
1. 采样：将接收到的模拟信号采样成数字信号，通常使用模数转换器（ADC）进行采样。

2. 滤波：对数字信号进行滤波，以去除噪声和干扰。

3. BPSK解调：使用BSPK解调器对数字信号进行解调，通常采用限幅器和比较器等电路实现。

4. 频率差分：将解调后的BSPK信号进行频率差分，这可以通过运算放大器和相位锁定环等电路实现。

5. Costas环解调：将频率差分后的信号输入Costas环，通过环内反馈和控制，使环的输出频率与输入信号频率保持同步，实现信号解调。

6. 数据解码：将解调后的信号进行解码，还原出原始的二进制数据。

Costas环在无线扩频定位系统中的应用技术研究

第14卷第2期中国惯性技术学报 2006年4月V ol.14 No.2 Journal of Chinese Inertial Technology Apr. 2006 文章编号：1005-6734(2006)02-0056-04Costas 环在无线扩频定位系统中的应用技术研究宋建材，赵小明，杨兴文，赵素文，吴俊杰，张鹏（天津航海仪器研究所，天津300130）摘要：分析了扩频定位系统中载波恢复和数据解调数学模型，设计了环路中应用的Butterworth 低通滤波器和产生正交两路信号的Hilbert 变换滤波器，在Simulink 中建立了Costas 环仿真模型。

结果表明：该Costas 环能够准确地实现扩频定位系统的载波恢复和发送端数据解调输出，理论仿真和实际工程实验基本一致。

关键词：科斯特斯环；载波恢复；扩频；无线电定位中图分类号：U666.1 文献标识码：AApplication of Costas loop in wireless spread spectrum positioning systemSONG Jian-cai, ZHAO Xiao-ming, YANG Xing-wen, ZHAO Su-Wen, WU Jun-Jie, ZHANG Peng（Tianjin Navigation Instrument Research Institute, TianJin 300130, China ）Abstract: The mathematical models of Costas Loop for carrier recovery and data demodulation are analyzed. Then the Butterworth low-pass filter and Hilbert transform filter for generating two channel quadratic signal are designed, and a Costas simulation model in Simulink is developed. The simulation results show that the carrier recovery and data demodulation can be accurately realized, and are consisted with practical engineering experiments.Key words: Costas loop; carrier recovery; spread spectrum; wireless position0 引言无线扩频定位系统采用直接序列扩频技术，抑制载波平衡调制为BPSK 方式，设载波为0cos A t ω，伪码信号为()c t ，平衡调制信号为：()()()()()()0000cos 1cos c t f t A t c t t A t t ωπϕωϕ=⎡+×+⎤=−⎡+⎤⎣⎦⎣⎦ (1)式中，0ω为载频，A 为载波振幅，0()t ϕ为载波初相，()c t 为伪随机码序列。

改进Costas环的GPS载波跟踪环路

改进Costas环的GPS载波跟踪环路
宋艳敏;苏中;季林;时佳斌
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2014(000)009
【摘要】针对高动态环境下载波信号会产生较大多普勒频移而导致跟踪环路失锁的问题，对其基带信号进行双向限幅以改进Costas环的鉴相特性。

同时，采用叉积型鉴频器，通过频率牵引使捕获后的频差达到跟踪模块的工作范围，并根据对锁相环和锁频环的特性分析及其各自的优缺点，选择锁频环辅助锁相环的复合结构。

仿真试验结果表明，在高动态环境下（运动速度1200 m/s）该跟踪环可以快速跟踪卫星信号，即时误差趋近于0，且当加速度达到40 g以上时，经过该复合环跟踪后的多普勒频移比传统锁相环减小了50%以上。

【总页数】4页(P11-14)
【作者】宋艳敏;苏中;季林;时佳斌
【作者单位】高动态导航技术北京市重点实验室，北京 100101;高动态导航技术北京市重点实验室，北京 100101;高动态导航技术北京市重点实验室，北京100101;高动态导航技术北京市重点实验室，北京 100101
【正文语种】中文
【中图分类】TN967.1
【相关文献】
1.低载噪比GPS信号载波跟踪环路滤波算法 [J], 刘建平;张宏亮;赵晶
2.大多普勒频偏SOQPSK信号FFT引导COSTAS环载波跟踪技术 [J], 王旭东;樊涛;黄强辉;郑步生
3.GPS软件接收机载波跟踪环路设计 [J], 余小辉
4.GPS软件接收机载波跟踪环路鲁棒滤波算法 [J], 李江;钱富才;刘丁
5.GPS/INS超紧组合载波跟踪环路最优带宽在线设计 [J], 许萧寒;王可东
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

COSTAS环的仿真与实现

COSTAS环的仿真与实现COSTAS环是用于相位同步的一种回路结构，广泛应用于通信领域中数字调制解调器和同步系统中。

它的作用是通过自动调整本地振荡器（Local Oscillator, LO）的相位，使之与接收信号的相位保持一致，实现相位同步。

COSTAS环的工作原理如下：首先，接收到的信号经过低通滤波器进行滤波处理，去除高频噪声和干扰。

然后，信号经过一个解调器，提取出载波信号和基带信号。

接着，载波信号和本地振荡器的信号进入COSTAS 环结构。

在环的进制环节中，它通过生成一组正弦和余弦信号，并对信号进行调频，使调频后的信号与输入信号的频率保持一致。

最后，调频后的信号与输入信号进行乘法运算并经过滤波器得到输出信号。

COSTAS环的仿真和实现可以通过MATLAB等软件工具来完成。

仿真过程中，可以用相关指标来评估COSTAS环的性能，如相位误差、频率误差等。

通过调整各个环节的参数，可以优化COSTAS环的性能，提高相位同步的准确性和稳定性。

在实际实现中，可以使用数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）来完成COSTAS环的实现。

首先，将接收到的信号输入到DSP中，通过DSP的高速计算能力对信号进行处理和解调。

然后，通过DSP内部的数字控制器来实现COSTAS环的各个环节，并通过数字控制器对参数进行调整。

最后，将处理后的信号输出到外部设备，如显示器或扬声器。

COSTAS环的仿真和实现有助于了解其工作原理和性能，以及在实际应用中如何进行参数调整和优化。

通过仿真和实现，可以更好地理解COSTAS环在相位同步中的作用，并找到适合的参数配置，以实现更好的性能和效果。

总而言之，COSTAS环的仿真和实现是一个重要的研究方向，在通信领域中有广泛的应用和研究价值。

通过深入了解COSTAS环的工作原理和性能，可以为相位同步领域的研究和应用提供更多的思路和方法。

基于COSTAS环的BPSK信号解调的研究与仿真

基于COSTAS环的BPSK信号解调的研究与仿真首先，我们需要了解COSTAS环的原理。

COSTAS环是一种经典的闭环控制系统，用于解调非相干调制信号。

它由两个环路组成，一个是相位环路，负责估计和补偿信号的相位漂移；另一个是频率环路，负责估计和补偿信号的频率漂移。

相位环路和频率环路通过一个M相位误差检测器连接起来，形成反馈。

接下来，我们将使用Matlab进行COSTAS环的BPSK信号解调仿真。

首先，生成一个BPSK调制信号。

我们可以使用二进制序列生成函数来生成随机的0和1序列，并将其转换为BPSK信号。

然后，我们在BPSK信号中引入频率偏移和相位偏移，模拟实际环境中的噪声和干扰。

接下来，我们将设计一个COSTAS环来解调这个带有频率偏移和相位偏移的BPSK信号。

具体来说，我们可以按照以下步骤进行仿真：1.生成随机的0和1序列，作为BPSK调制信号。

2.生成随机的频率偏移和相位偏移。

3.将频率偏移和相位偏移添加到BPSK信号中。

4.设计一个COSTAS环，包括相位环路和频率环路。

5.将包含频率偏移和相位偏移的BPSK信号输入到COSTAS环中。

6.通过相位环路和频率环路分别估计和补偿信号的相位漂移和频率漂移。

7.将补偿后的信号输出。

8.计算误码率来评估解调性能。

在仿真过程中，我们可以根据需要调整COSTAS环的参数，比如环路带宽、增益等，来优化解调性能。

最后，我们可以通过误码率曲线来评估COSTAS环的解调性能。

误码率曲线可以通过对接收到的二进制序列与发送的二进制序列进行比较来计算得到。

通过以上步骤，我们可以进行基于COSTAS环的BPSK信号解调的研究与仿真。

通过调整COSTAS环的参数，我们可以不断优化解调性能，并评估不同噪声和干扰条件下的解调性能。

这对于数字通信系统的设计和优化具有重要意义。

COSTAS环的仿真与实现

COSTAS 环的仿真与实现一． COSTAS 环的原理：同步是通信系统中一个重要的实际问题。

当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。

这个相干载波的获取就称为载波恢复，或称为载波同步。

载波恢复的方法通常有两类，一类是在发送信号的同时，在适当的频率上还发送导频信号，实际中这种方法很少采用。

另一类是直接从接收到的信号中提取，可以用平方变换法和COSTAS 环法等。

由于在获得相同的工作性能时，COSTAS 环法的工作频率是平方变换法工作频率的1/2。

因此，COSTAS 环法在实际中更为常用。

其构成原理如图示：设环路的输入信号为 tt m t s t s c PSK ωcos )()()(2==环路锁定时，压控振荡器输出的是与发送信号频率相同相位差为Φ的相干载波，记作 )cos()(φω+=t t u c vco此信号和它的经过相移2π后的正交信号分别在同相支路和正交支路与输入信号相乘，得经低通滤波器后的输出分别为：由于和都包含有调制信号，将它们再相乘可以消除调)i )(0t q (0t 环路锁定时，有0或π，这意味着恢复出的载波可能与理想载波同相，也可能反相。

这种相位关系的不确定性，称为0，π的相位模糊度。

COSTAS 环也可以推广到MPSK的载波提取，具体请参阅相关文献当输入信号为QPSK时，相应的COSTAS环如下：这种方法实现起来比较复杂，实际中一般不采用。

一般采用一种改进型的COSTAS环，该方法可以用数字电路实现，具有比传统COSTAS 环更好的性能。

其原理如下：设接收信号为： )sin()()cos()()(1211φφ+++=wt t s wt t s t s 设参考载波为：sin(+wt d 相位误差：鉴相并低通滤波后得到：其中把坐标轴化为8个区间：)2φu =2112)sgn()sgn(u u u u −φφφφsin 2)(cos 2)()(cos 2)(sin 2)()(212211t s t s t u t s t s t u −=+=12φφφ−=⎪⎩⎪⎨⎧<−=>+=0,10,00,1)sgn(x x x x当φ位于不同的区间时： Φ 1 2 3 4 5 6 7 8SGNu1 s2(t) s1(t) s1(t) -s2(t)-s2(t)-s1(t)-s1(t) s2(t) SGNu2 s1(t) -s2(t) -s2(t)-s1(t)-s1(t)s2(t) s2(t) s1(t) ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−−=区间，在，区间，在，区间，在，区间，在，76cos 32cos 54sin 81sin φφφφφφφφdd d d d k k k k u 其鉴相曲线为：可见改进型的COSTAS 环鉴相曲线为锯齿性，其鉴相灵敏度比传统的COSTAS 环高其，鉴相特性比COSTAS 环好。

适用于高阶QAM的改进型Costas环研究

传统科斯塔斯（Ｃｏｓｔａｓ）环基本原理，提出一种改进型Ｃｏｓｔａｓ环的研究方法。该方法采用符号鉴相器代替传统的乘法器鉴相器，设计的环路滤波器运用多系数调整取代传统的一组系数调整。以１０２４ＱＡＭ信号解调为例，通过使用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ下的ＳｙｓｔｅｍＧｅｎｅｒａｔｏｒ工具箱对解调系统建模仿真，以验证其载波恢复性能。仿真结果表明，改进
的Ｃｏｓｔａｓ环能准确地对接收的高阶ＱＡＭ信号进行载波恢复，且与传统算法相比，改进后的环路跟踪平稳、收敛速
度更快速、误码率更低，较好地改善了通信质量。关键词：载波同步；科斯塔斯环；高阶正交幅度调制；ＳｙｓｔｅｍＧｅｎｅｒａｔｏｒ仿真；环路滤波器
ａｎｄｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｏｓｔａｓｌｏｏｐ．Ｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｓｉｇｎｐｈａｓｅｄｅｔｅｃｔｏｒｉｎｓｔｅａｄｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，４３（３）：１１０ — １１４．
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｍｐｒｏｖｅｄＣｏｓｔａｓＬｏｏｐｆｏｒＨｉｇｈ－ｏｒｄｅｒＱＡＭ

一种用于实现载波同步的改进COSTAS环研究

图１传统ＣＳＡＯＴＳ环结构
设系统接收到的ＱＳＰＫ信号为
（＝Ｉ）ｏ（ｏＤＱｔｉ（０Ｄ（ｃｓ￣＋）（ｓｃｔ）ｔｏｔ一）ｎｏ＋缈（）１
本文首先对传统ＣＳＡＯＴＳ环的工作原理进行
了分析和研究，在此基础上提出了一种改进ＣＳＡＯＴＳ环，接着对此种改进ＣＳＡＯＴＳ环的算法进行了深入的分析和研究，从理论上说明了此种改进ＣＳＡＯＴＳ
经过加法器和减法器后输出的两路信号为
ｆ（＝＿ｆＱｆｉ＠弓Ｑ）ｆＯ甜ｆ弓一（ｓ＋＿（）Ｓ，（））ｎ））ｔ（ｆ） △ 一ｃ
仅能够有效提取出同步载波分量，而且与传统ＣＳＯ— ＴＳＡ环相比具有运算步骤简单、误码率较低等优点．
摘
要：了提高软件无线电载波恢复系统的运算效率、为简化其电路实现结构，出了一种改进ＣＳＡ提ＯＴＳ
环，并以ＱＳ号为例从理论上对该环作了相应介绍，ＰＫ信并对其改进算法进行了分析．最后通过ＳｓｍⅥｅｙｔｅｗ软件得出仿真结果，验证了该算法的可行性与正确性．仿真结果表明，该环在能够实现提取出同步载波分量的前提下，实现电路简单，具有误码率较低等优点．
ＶＯ＿ｌＮｏ２ｌ．２
Ｊ．０７ｕｎ２０
一Hale Waihona Puke 种用于实现载波同步的改进ＣＴＯＳＡＳ环研究
刘志１，关利民２７邹哓清，衣向举
（．１空军雷达学院研究生管理大队，武汉４０１：２空军雷达学院信息与指挥自动化系，３０９．，武汉４０１）３０９

数字Costas环的设计与实现

数字Costas环的设计与实现
陈荣;管吉兴;张喜明
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2010(40)3
【摘要】针对扩频系统的载波同步,研究了数字Costas环的设计和实现方法.介绍了数字Costas环的结构、实现载波同步的基本方法.以二阶环为例,分析了数字锁相环的环路滤波器的参数设计方法,为数字Costas环的设计提供了参考.提出了在高速信号处理板(以FPGA和DSP为基础)中数字Costas环的实现方案,经工程验证,能够实现载波同步,解调出所需信号.
【总页数】4页(P24-26,64)
【作者】陈荣;管吉兴;张喜明
【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081
【正文语种】中文
【中图分类】TN914.42
【相关文献】
1.基于FPGA的数字Costas环的设计与实现 [J], 吴仁彪;汪万维;胡铁乔;钟伦珑
2.基于FPGA的全数字Costas环的设计与实现 [J], 林海都;高强
3.直接序列扩频系统中数字Costas环的设计与实现 [J], 吴永波;韩莉;宋建材;赵小
明
4.改进的数字Costas环设计与实现 [J], 付连庆; 杨力生; 王韬; 张庆乐; 马亚宁
5.改进的数字Costas环设计与实现 [J], 付连庆; 杨力生; 王韬; 张庆乐; 马亚宁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

改进Costas环的GPS载波跟踪环路

改进Costas环的GPS载波跟踪环路*宋艳敏，苏中，季林，时佳斌【摘要】针对高动态环境下载波信号会产生较大多普勒频移而导致跟踪环路失锁的问题，对其基带信号进行双向限幅以改进Costas环的鉴相特性。

仿真试验结果表明，在高动态环境下（运动速度1 200 m/s）该跟踪环可以快速跟踪卫星信号，即时误差趋近于0，且当加速度达到40 g以上时，经过该复合环跟踪后的多普勒频移比传统锁相环减小了50%以上。

【期刊名称】火力与指挥控制【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4【关键词】GPS接收机，载波跟踪，高动态，改进Costas环引言在GPS接收机中，跟踪的主要目的是在使捕获后的频率和码相位参数的估计值精确化，然后从跟踪到的卫星信号中解调出导航数据。

跟踪一直是基带信号处理的重点和难点，它分为两部分，即载波跟踪和码跟踪。

一般来说，输入信号先与本地载波相乘，剥离输入信号的载波，再与本地码相乘，输出的就是导航信息。

高动态环境一般是指载体相对地球表面的速度在900 m/s以上，加速度在10 g以上。

目前，各个应用环境对于高动态环境下的信号跟踪需求迫切，这是因为高动态环境会使接收机的载波信号发生较大的多普勒频移，而导致接收机的跟踪环路失锁，以致无法正确跟踪、解调出信号。

针对高动态环境产生的较大多普勒频移，仅用PLL无法正常跟踪卫星信号，故一般使用锁频环辅助锁相环。

用一阶锁频环辅助二阶锁相环和二阶锁频环辅助三阶锁相环同时验证同一仿真环境下的信号跟踪，后者跟踪的卫星信号效果更佳。

因此，对于跟踪环路性能的研究逐渐成为国内外研究的重点，而设计适应于高动态环境下的载波跟踪环路，对减小载波多普勒频移变化率的影响具有重要意义。

载波跟踪环（简称载波环）的目的是尽力使其所复制的载波信号与接收到的卫星载波信号保持一致，从而通过混频机制彻底地剥离卫星信号中的载波。

costas编码序列

costas编码序列Costas编码序列是一种特殊的二进制序列，它在通信系统和雷达系统中具有重要的应用。

在本文中，我将介绍Costas编码序列的定义和特性，以及它在通信和雷达中的应用。

Costas编码序列是一种具有特定的自相关函数的序列，被用于同步和调制解调的目的。

它的自相关函数有且仅有一个峰值，且除去峰值点外的其他自相关值都为零。

这使得Costas编码序列能够提供可靠的同步信号，并且能够抵抗多径传播等干扰。

Costas编码序列的生成方法可以通过高阶差分方程来实现。

在二进制序列中，每个元素的值只能是0或1。

当某个元素的值为1时，下一个元素的值由一定的逻辑规则决定。

这种逻辑规则可以通过表达式或状态转移图来表示。

通过逐步计算，我们可以得到Costas编码序列。

Costas编码序列的特性使得它在通信领域和雷达领域有广泛的应用。

首先，在通信系统中，Costas编码序列被用于同步信号的生成和检测。

同步信号可以确保发送的数据准确无误地到达接收端，从而提高通信系统的可靠性和鲁棒性。

其次，在雷达系统中，Costas编码序列被用于脉冲压缩的范畴内，通过压缩脉冲信号的宽度，提高雷达系统的分辨率和目标探测能力。

在通信系统中，Costas编码序列通常与调制解调器一起使用。

调制解调器可以将信息信号转化为适合传输的信号，并在接收端将其解码成原始信息。

Costas编码序列可以确保调制解调器在发送和接收过程中的同步性，提高调制解调的准确性和可靠性。

此外，Costas编码序列还可以用于码分多址技术中的扩频序列的生成和检测。

在雷达系统中，Costas编码序列主要用于脉冲压缩和距离测量。

脉冲压缩可以通过压缩脉冲信号的宽度来提高雷达系统的分辨率。

Costas编码序列可以生成具有高度自相关性的脉冲信号，从而实现更精确的脉冲压缩。

此外，Costas编码序列还可以用于测量目标与雷达系统之间的距离，通过测量脉冲信号的到达时间差来计算目标的距离。

基于DSP的高阶COSTAS锁相环的设计

图３恢复的载波信号（上）和接收到的基带信号（下）
图４８ＰＳＫ接收端解调前星座图（ＡＷＧＮ信道，ＳＮＲ＝１７ｄＢ）
５结束语
本文主要介绍了一种新型的适用于ＭＰＳＫ载波提取的高阶ＣＯＳＴＡＳ环路，能满足ＭＰＳＫ相干解调的需要，且便于ＤＳＰ实现。针对ＣＯＳＴＡＳ环算法的ＤＳＰ实时实现问题，进行了详细的讨论。最后，针对一个具有较高数据速率８ＰＳＫ调制解调实例，在单片Ｃ６４１６上完成了基于高阶ＣＯＳＴＡＳ环的载波同步及相干解调，并给出了通过ＣＣＳ工具观察到的ＤＳＰ实现结果，证明高阶ＣＯＳＴＡＳ锁相环具有较好的载波同步性能。
４高阶ＣＯＳＴＡＳ环路的ＤＳＰ实现结果
本文选取８ＰＳＫ的符号速率为２４００ｋｂｐｓ，载波速率为４８００ｋＨｚ，采样率为２３０．４ｋＨｚ。图２所示的两路信号分别是利用ＣＣＳ开发工具的观察窗口观察到的，提取的同频同相的载波信号和８ＰＳＫ的调制信号。
的方式，即由ＥＤＭＡ控制器控制数据在Ｌ２内存／缓存和片内集成外设及片外设备之间的传输，而同时ＣＰＵ可以并行的执行其它指令。ＥＤＭＡ是一种有效的数据传输方式，可以有效的减少ＥＭＩＦ在ＣＰＵ下操作需要的资源。
具体实现方法如下：在片内数据存储区定ＢＵＦ的长度，并一分为二，可设为ＢＵＦ１和ＢＵＦ２。在ＥＭＤＡ里ＢＵＦ１和ＢＵＦ２都是等存储大小的。在数据帧同步信号的上升沿，ＤＳＰ以ＥＤ－ＭＡ的方式从外部读一帧的数据到ＢＵＦ１；同时ＢＵＦ２内的数据进行ＭＰＳＫ的解调算法。同理，在下一个数据帧同步信号的上升沿，ＤＳＰ以ＥＤＭＡ的方式从外部读另一帧的数据到ＢＵＦ１。ＢＵＦ１读满后，ＤＳＰ对ＢＵＦ１内的数据进行ＭＰＳＫ的解调算法，同时ＢＵＦ２进行数据的读操作，实现ＥＤＭＡ的乒乓处理。

科斯塔斯环工作原理

科斯塔斯环工作原理
科斯塔斯环（Costas loop）是一种常用于相位同步和时钟恢复的数字信号处理技术。

它的工作原理基于相位差检测和反馈控制的概念，用于保持输入信号与本地参考信号的相位同步。

下面是科斯塔斯环的基本工作原理：
1.相位差检测：科斯塔斯环首先将输入信号与本地参考信号进行相乘，产生乘积信号。

然后，乘积信号通过低通滤波器，滤除高频成分，提取出相位差信息。

相位差信息表示输入信号与参考信号之间的相对相位偏移。

2.相位误差计算：通过比较相位差信息与零相位（即理想情况下的相位差为零）之间的差异，科斯塔斯环计算出相位误差。

相位误差表示输入信号与参考信号之间的实际相位偏移。

3.反馈控制：根据相位误差，科斯塔斯环使用反馈控制机制来调整本地参考信号的频率和相位，以实现相位同步。

具体而言，相位误差被送入一个环路滤波器，生成一个控制信号。

这个控制信号通过反馈路径作用于本地参考信号的产生器，调整其频率和相位，使其与输入信号保持同步。

4.相位同步：通过不断的相位误差计算和反馈控制，科斯塔斯环使本地参考信号的频率和相位逐渐接近输入信号，最终达到相位同步的效果。

总结来说，科斯塔斯环通过相位差检测和反馈控制的方式，不断调整本地参考信号的频率和相位，以实现输入信号与本地参考信号的相位同步。

它在数字通信和调制解调等领域得到广泛应用。

新型Costas环在2PSK中的研究与硬件实现

新型Costas环在2PSK中的研究与硬件实现梁源;王兴华;向新【摘要】针对先验概率相等的2PSK中的信号不含载波分量,无法通过常规锁相法进行载波同步的缺陷,提出了利用新型科斯塔斯(Costas)环对2PSK进行锁频的方案.利用Simulink搭建框图平台对理论进行了验证,并通过System Generator自动代码生成并将代码下载到FPGA芯片上,同时通过硬件在环协同仿真功能将结果实时在Simulink平台显示出来.输出结果表明该方法能较好地达到实现锁频目的,通过比特流数据实时下载到FPGA开发板来进行调试与验证,提高系统性能.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)020【总页数】5页(P237-240,262)【关键词】2PSK;载波同步;科斯塔斯环;硬件在环协同【作者】梁源;王兴华;向新【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038【正文语种】中文【中图分类】TN911.7当今世界，随着VLSI(very large scale integration)的迅速发展，无线通信技术实现了理论到实践的高速推进。

在通信过程中，发射和接收是通信系统中至关重要的两个部分，而诸如信道中噪声干扰、多普勒频移等因素都将造成接收端本振频率与载波频率之间的频率与相位偏移，因此接收机如何捕获并跟踪载波成为了影响通信质量好坏的关键。

载波同步可以分为有辅助导频的载频提取和无辅助导频的载频提取。

有辅助导频是指发射信号中加入一个或多个导频信号，然后进行载波提取。

例如，对于2PSK信号，当先验概率相等时，其不含载频信号，通过向发送信号添加导频信号后，可以通过相干法来接收此类信号。

但是该类方法必须在发射信号中添加载频信号，这样接收机就必须根据载频信号的范围设定相应的通带滤波器，同时在多普勒频移的影响下，导频信号会出现相位漂移，这样滤波器的带宽过宽过窄都将对接收性能造成影响[1,2]。

扩频通信中的多普勒频移及补偿方法.

扩频通信中的多普勒频移及补偿方法.扩频通信中的多普勒频移及补偿方法一多普勒频移概述在高动态环境下，运动的载体存在速度、加速度，这将导致在通信过程中载波存在多普勒频移。

当发射源和接收者之间有径向运动时，接收到的信号频率将发生变化，这就是多普勒效应。

这一现象首先在声学上由澳大利亚物理学家多普勒(j.doppler)于1842年发现，1930年左右开始将这一规律应用于电磁波领域。

常用信号为窄带信号(带宽远小于中心频率)，其发射信号可以表示为：其中，re则表示取实部，u(t)为调制信号的为丛藓科扭口藓包络，w0为发射角频率。

则自由目标反射的回波信号为：]其中，为脉冲落后于升空信号的时间，其中r为收发双方间的距离，c为电磁波的传播速度（光速），k为回波的衰减系数。

当目标和基站之间没相对运动时，则距离r为常数。

脉冲与升空信号之间存有紧固相位差，它是电磁波往返于基站与目标之间所产生的相位滞后。

而当目标与基站东站之间存有相对运动时，则距离r 随时间变化。

设立目标和基站并作匀速并肩运动，则在时间t时刻目标与信源间的距离r(t)为：其中，r0为t=0时的距离，vr为目标和基站的相对径向运动速度。

由于通常基站和目标间的相对运动速度vr远小于电磁波速度c，故时延可近似为：相位差为：2c回波信号比起发射信号来，2可见，相位差是时间t的函数。

在径向速度vr为常数时，产生的频率高为这就是多普勒频移，它正比于相对于运动的速度而反比于工作波长。

当目标和基站做相向运动时，多普勒频率为正值，即接收信号的频率高于发射信号的频率；而当目标和基站做背离运动时，多普勒频率为负值，即接收信号的频率低于发射信号的频率。

二多普勒包络补偿方法在扩频通信系统中，这种频移将给伪码的捕获及后续的数据解调造成困难，为实现可靠通信，必须对载波的偏移进行补偿。

常用的载波频率估算方法有叉积鉴频器、快速傅立叶转换等。

当使用傅立叶转换法估算载波的频偏时，其频谱分辨率与取样点数成反比，取样点数越多，频偏分辨率越大，追踪精度越高。