Vad är en Costas loop?

En costas loop är en analog krets som kan regenerera en bärvåg och dess fas från en insignal utan någon eller med minimalt bärvågsinnehåll. Det är en faslåst slinga som förlitar sig på frekvensinnehållet i insignalens sidband. Den faslåsta slingan upprätthåller fasförhållandet mellan en genererad sinusformad signal och en referenssignal och använder sig av en spänningsstyrd oscillator, som genererar en sinusformad signal med en frekvens och fas som kan styras av en styrspänning och en faskomparator krets. När styrspänningen eller korrigeringsspänningen ökar, kan den momentana fasledningen för den spänningsstyrda oscillatorutgången öka i förhållande till en referenssignal.

För kommunikationskretsar kan den faslåsta slingan användas för att ställa in bärvågsfrekvensen såväl som för att generera en spänning. Den typiska ingången till costas-slingan är den så kallade dubbelsidbandsundertryckta bärvågssignalen. Med hjälp av multiplikatorer och lågpassfilter blandas utsignalen från den spänningsstyrda oscillatorn och den inkommande dubbelsidbandsundertryckta bärvågen så att den dubbelsidbandsundertryckta bärvågssignalen skiftas i frekvensspektrum till basbandet, vanligtvis audio, spektrum. Det senare är allmänt känt som demodulering av meddelandet från den modulerade bärvågen. I den digitala costas-slingan görs multiplikatorerna och den beskrivna synkrona detekteringsfunktionen av digitala signalprocessorer.

Dessutom är den undertryckta bärvågen med dubbla sidband en speciell typ av signal eftersom den inte har någon bärvåg. Den enklaste formen av modulering är dubbel sidbandsamplitudmodulering, där en bärvåg modifieras så att dess envelopp görs proportionell mot meddelandet. Enkla kretsar kan demodulera denna dubbelsidbandsamplitudmodulering, en bärvåg med två sidband. En enkel dioddetektor likriktar bärvågen och skickar resultatet till ett lågpassfilter, och resultatet är meddelandet.

Om bärvågen undertrycks kommer costas-slingan att rekonstruera bärvågen med hjälp av en funktion som kallas bärvågsfasåterställning. Vid uppstart är den frigående spänningsstyrda oscillatorn ännu inte låst till bärvågsfrekvensen för den inkommande dubbelsidbandsundertryckta bärvågen. Det bör noteras att costas-slingan faktiskt beräknar bärvågsfrekvensen baserat på sidbandspositionerna i frekvensspektrumet. Genom att använda lågpassfiltret i fas och kvadratur, eller 90 graders eftersläpning, versioner av den spänningsstyrda oscillatorutgången, producerar en lågpassfiltrerad produkt av de demodulerade sidbanden korrigeringssignalerna för att synkronisera den spänningsstyrda oscillatorn till mitten av sidbanden, och detta är bärvågsfrekvensen. Under tiden extraheras meddelandet så länge som den spänningsstyrda oscillatorn är låst på den undertryckta bärvågen.