相干载波下Costas环性能的关键影响因素与优化

本文主要探讨了COSTAS环在存在相干载波条件下的性能分析。COSTAS环是一种广泛应用于频率锁定和解调系统的自适应同步技术，尤其在数字通信系统中用于捕捉和跟踪信号的载波频率。当输入信号为合成数据调制信号，即包含一个相干载波和数据信号时，环路的性能会受到显著影响。 作者郑晋军和张乃通针对这一特定情况，首先分析了环路对合成信号中固定相移（即相干载波与数据信号之间固有的相位差）和相干载波功率的敏感性。他们推导出了在数据支路滤波损耗相同的前提下，环路相位方差最小的理想传递函数。这个传递函数揭示了环路相位方差不仅取决于相干载波与数据调制功率的比例，还与两者之间的固定相移有关。 研究发现，当固定相移超过45度时，存在一个特定的相干载波和数据调制功率比范围，此时环路的相位方差会急剧增加，这可能导致环路无法实现有效的频率跟踪，从而影响整个系统的稳定性和性能。这一结论是通过仿真实验得到验证的，对于实际信号设计具有重要的指导意义。 本文的关键成果包括环路相位方差的数学表达式以及最佳支路滤波器的选择准则，这些理论分析有助于工程师们在设计和优化含有相干载波的COSTAS环系统时，更好地理解并控制环路的性能，确保系统的稳定运行。因此，这项研究对于提高相干载波条件下通信系统的抗干扰能力和信号处理能力具有实用价值。