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Inhalt
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Projektbeschreibung
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Die nun folgenden Projekte werden in Assembler geschrieben. Zielplattform ist ein DSP 56307 EVM Modul der Firma Motorola (genaueres unter Hardware).
Das RDS Signal wird senderseitig auf einen unterdrückten Träger mit der Frequenz 57kHz aufmoduliert. Dieses Spektrum wurde nun analog in ein niederfrequenteres Spektrum gemischt (s. 1. Teilprojekt). Um aus diesen vorbereitetem Signal den Träger exakt rekonstruieren zu können, wird folgender Weg verfolgt:
Die Aufgabe der Costas-Schleife ist, den bei der Modulierung unterdrückten Träger zurückzugewinnen. Ein vorteilhafter Nebeneffekt dieser Schaltungsanordnung ist, daß dabei das Sendesignal ins Basisband zurückgemischt wird, wo es dann weiterverarbeitet wird.
Die Costas-Schleife besteht aus einem NCO (Numeric Controlled Oscillator), mit dem man zuerst das Eingangssignal mit einem Sinus und gleichzeitig mit einem Cosinus in die Nähe des Basisbandes "runtermischt".
Danach werden die beiden Signalkomponenten mit einem "Matched Filter" tiefpaßgefiltert. Ein "Matched Filter" ist ein signalangepaßtes Filter, d.h. die Übertragungsfunktion des Filters sieht genauso aus, wie das Signal selber. Dadurch wird erreicht, daß nur noch die eigentlichen Signalkomponenten, welche die relevanten Informationen enthalten, durchgelassen werden. Ein weiterer nützlicher Nebeneffekt ist bei dieser Art der Filterung des RDS-Signals, daß der sog. ARI-Träger, den manche Sender noch mitübertragen, rausgefiltert bzw. stark unterdrückt wird. Die Ausgangssignale der "Matched Filter" sind dann die I- und Q-Komponenten des RDS-Signals. Diese werden miteinander multipliziert, wodurch dann der unterdrückte Träger wieder zurückgewonnen wird.
Der jetzt entstandene Träger wird nun durch einen sog. Loop Filter geschickt. Dieser Loop Filter ist ein sehr steilwandiger Tiefpaßfilter, der die Aufgabe hat den Träger von den restlichen entstandenen Signalkomponenten zu trennen, d.h. eben nur diesen Träger durchzulassen. Der Loop Filter ist hier als ein IIR-Filter 1.Ordnung realisiert. Die Übertragungsfunktion lautet:
Das Ausgangssignal des Loop Filters ist nun das Fehlersignal e(k). Dieses beschreibt die Differenz zwischen dem aktuell abgetasteten Trägersignal und dem Basisband. Es wird dem NCO zurückgeführt und auf die voreingestellte Oszillatorfrequenz addiert. Mit dieser neuen Frequenz wird wieder ein Sinus bzw. Cosinus erzeugt und erneut mit dem Eingangssignal gemischt. Wenn die Schleife richtig regelt, wird der erzeugte Träger nach einigen Durchläufen den Nullpunkt erreicht haben und das, mittels dem Loop Filter erzeugte Fehlersignal e(k) zu Null werden. Die einen Durchlauf zuvor eingestellte Frequenz im NCO entspricht nun genau der gesuchten Trägerfrequenz. Das heißt, das Eingangssignal wird nun mit der Mischerfrequenz gemischt, die der Sender verwendet. Dadurch wird erreicht, daß das Eingangssignal jetzt nach dem Mischen exakt im Basisband landet. Weicht man von dieser Frequenz durch mögliche Störeinflüsse wieder ab, fängt die Costas-Schleife sofort mit dem Nachregeln an und stellt nach einigen Durchläufen den "alten" Zustand wieder her.
Blockschaltbild des Costas-Loop
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Eingangssignal der Stufe:
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Ausgangssignal der Stufe:
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