一種數字異步脈衝無線低抖動傳輸方法
2023-12-02 20:26:31
專利名稱：一種數字異步脈衝無線低抖動傳輸方法
技術領域：
本發明涉及脈衝無線傳輸通信領域中的一種數字異步脈衝無線低抖動傳輸方法，特別適用於雷達脈衝的無線低抖動傳輸。
背景技術：
常用的脈衝數位化採樣無線傳輸方法，在接收端能夠準確的判定脈衝信號的有無，但是接收到的脈衝信號的上升沿、下降沿抖動較大。要降低沿抖動，就需要提高採樣時鐘頻率，從而提高對脈衝的採樣率。如果對沿抖動的要求低至納秒級，則所需的時鐘頻率高達IGHz甚至更高。在當前的技術條件下，這是難以實現的
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於避免上述背景中的不足之處而提供一種脈衝數位化無線低抖動傳輸方法。在發端利用參考時鐘和時間數字轉換電路完成對輸入脈衝的粗採樣和精採樣，在收端利用可編程延遲電路實現對脈衝上升沿時刻的精確恢復。本發明方法的主要電路部件採樣FPGA或ASIC實現，一致性好，調試難度低，容易實現脈衝抖動小於5ns的無線傳輸。本發明的目的是這樣實現的，它包括步驟I)發射脈衝進入調製單元，進行脈衝整形，對有線線路傳輸上的脈衝變形進行矯正；2)參考時鐘進入調製單元，對整形後的輸入脈衝分別進行粗採樣和精採樣；粗採樣是利用參考時鐘對輸入脈衝的直接採樣完成的，由此確定脈衝上升沿出現時對應的時鐘周期；精採樣是利用時間數字轉換電路完成的，由此確定脈衝上升沿和相應時鐘周期上升沿之間的時間差；3)對粗採樣和精採樣得到的數位化的時間信息進行編碼、調製，將脈衝信息和時鐘信息包含於數字調製信號中；4)對數字調製信號進行數/模轉換，轉換為模擬調製信號；5)模擬調製信號進入射頻單元，對調製信號進行上變頻、功率放大，轉換為高頻信號，通過天線進入無線信道；6)射頻單元的天線接收無線信道中的高頻信號，經過低噪聲放大、下變頻和AGC電路轉換為模擬調製信號；7)模擬調製信號進入解調單元，通過模/數轉換，轉換為數字調製信號；8)利用數字調製信號中的時鐘信息作為參考,通過鎖相環電路,使解調單元的參考時鐘與調製單元的參考時鐘相位同步；9)利用同步後的參考時鐘信號對數字調製信號進行數字解調、解碼，恢復出數位化的時間信息，包括粗採樣和精採樣的信息；10)根據恢復出的粗採樣信息，確定要恢復的脈衝信號對應的時鐘周期；
11)根據恢復出的精採樣信息，利用可編程延遲電路，將相應的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復的脈衝上升沿；12)將脈衝上升沿展寬，在解調單元中恢復出脈衝信號；13)恢復出的脈衝信號通過判決，最終輸出低抖動脈衝信號；完成脈衝無線低抖動傳輸。
本發明與背景技術相比，具有如下優點I、本發明提出的脈衝無線傳輸方法，與常用的數字方式的脈衝無線傳輸相比，保證了脈衝無線傳輸中脈衝沿低抖動的特殊應用。常用的數字方式的脈衝無線傳輸方法，重點傳輸脈衝電平，對沿抖動提出納秒級的要求時，數字採樣時鐘需要提高至IGHz以上。這樣的系統時鐘實現困難，費用很高，而且高的採樣率增加了調製解調的設計難度。本發明提出的脈衝無線傳輸方法，通過引入時間數字轉換電路和可編程延遲電路，對時鐘上升沿和脈衝上升沿之間的時間間隔進行精確測量和恢復，實現了脈衝信號的無線低抖動數位化異步傳輸。採用這種方法，對系統時鐘要求不高，降低了調製解調的設計難度。2、本發明方法的主要電路部件採用FPGA或ASIC實現，一致性好，調試難度低，容易實現脈衝抖動小於5ns的無線傳輸。
圖I是本發明有線側信號到無線側內部處理實施例的電原理方框圖。圖2是本發明無線側信號到有線側內部處理實施例的電原理方框圖。圖I中I為脈衝整形模塊，2為粗採樣模塊，3為精採樣模塊，4為編碼、調製模塊，5為數/模轉換模塊，6為射頻單元模塊。其中粗採樣模塊和編碼、調製模塊一般由FPGA或ASIC構成，精採樣模塊一般由時間數字轉換(TDC)電路構成，射頻單元模塊一般包括本振、I/Q調製器、上變頻器、功率放大器、天線等部分。圖2中7為射頻單元模塊，8為模/數轉換模塊，9為解調、解碼模塊，10為鎖相環模塊，11為可編程延遲模塊，12為脈衝展寬模塊，13為脈衝判決模塊。其中射頻單元模塊一般包括天線、低噪聲放大器、下變頻器、AGC、I/Q解調器、本振等部分，解調、解碼模塊和脈衝展寬模塊一般由FPGA或ASIC構成，鎖相環模塊一般包括鑑相器、環路濾波器、VCXO等部分，可編程延遲模塊一般由DDS或可編程延遲線構成。
具體實施例方式參照圖I至圖2。圖I是本發明有線側信號到無線側內部處理實施例的電原理方框圖，它包括脈衝整形模塊1，粗採樣模塊2，精採樣模塊3，編碼、調製模塊4，數/模轉換模塊5，射頻單元模塊6 ;其中脈衝整形模塊I，粗採樣模塊2，精採樣模塊3，編碼、調製模塊4，數/模轉換模塊5構成調製單元。脈衝整形模塊I對輸入脈衝進行整形，對線路傳輸上的脈衝變形進行矯正；粗採樣模塊2對整形後的輸入脈衝進行粗採樣，得到脈衝上升沿出現時對應的時鐘周期；精採樣模塊3對脈衝上升沿和相應時鐘周期上升沿之間的時間差進行精採樣；、編碼、調製模塊4對粗採樣和精採樣得到的數位化的時間信息進行編碼、調製，將脈衝信息和時鐘信息包含於數字調製信號中；數/模轉換模塊5對數字調製信號進行數/模轉換，轉換為模擬調製信號；模擬調製信號通過射頻單元模塊6變換為射頻信號進入無線傳輸。圖2是本發明無線側信號到有線側內部處理實施例的電原理方框圖，它包括射頻單元模塊7，模/數轉換模塊8，解調、解碼模塊9，鎖相環模塊10，可編程延遲模塊11，脈衝展寬模塊12，脈衝判決模塊13 ;其中模/數轉換模塊8，解調、解碼模塊9，鎖相環模塊10，可編程延遲模塊11，脈衝展寬模塊12，脈衝判決模塊13構成解調單元。射頻單元模塊7將無線傳輸的射頻信號變換為模擬調製信號；模擬調製信號進入模/數轉換模塊8，轉換為數字調製信號；利用數字調製信號中的時鐘信息作為參考，通過鎖相環模塊10，使解調單元的參考時鐘與調製單元的參考時鐘相位同步；在解調、解碼模塊9中，利用同步後的參考時鐘信號對數字調製信號進行數字解調、解碼，恢復出數位化的時間信息，並確定要恢復的脈衝信號對應的時鐘周期；根據恢復出的精採樣信息，利用可編程延遲模塊11，將相應的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復的脈衝上升沿；利用脈衝展寬模塊12，將脈衝上升沿展寬，在解調單元中恢復出脈衝信號；恢復出的脈衝信號通過脈衝判決模塊13，最終輸出低抖動脈衝信號。 本發明技術方案的信號傳輸是按以下步驟進行的I)發射脈衝進入調製單元，進行脈衝整形，對有線線路傳輸上的脈衝變形進行矯正，實施例由圖I中的脈衝整形模塊I來完成；2)參考時鐘進入調製單元，對整形後的輸入脈衝分別進行粗採樣和精採樣；粗採樣是利用參考時鐘對輸入脈衝的直接採樣完成的，由此確定脈衝上升沿出現時對應的時鐘周期；精採樣是利用時間數字轉換電路完成的，由此確定脈衝上升沿和相應時鐘周期上升沿之間的時間差；實施例中粗採樣由圖I中的粗採樣模塊2來完成；精採樣由圖I中的精採樣模塊3來完成；3)對粗採樣和精採樣得到的數位化的時間信息進行編碼、調製，將脈衝信息和時鐘信息包含於數字調製信號中，實施例由圖I中的編碼、調製模塊4來完成；4)對數字調製信號進行數/模轉換，轉換為模擬調製信號，實施例由圖I中的數/模轉換模塊5來完成；5)模擬調製信號進入射頻單元，對調製信號進行上變頻、功率放大，轉換為高頻信號，通過天線進入無線信道，實施例由圖I中的射頻單元模塊6來完成；6)射頻單元的天線接收無線信道中的高頻信號，經過低噪聲放大、下變頻和AGC電路轉換為模擬調製信號，實施例由圖2中的射頻單元模塊7來完成；7)模擬調製信號進入解調單元，通過模/數轉換，轉換為數字調製信號，實施例由圖2中的模/數轉換模塊8來完成；8)利用數字調製信號中的時鐘信息作為參考，通過鎖相環電路(PLL)，使解調單元的參考時鐘與調製單元的參考時鐘相位同步，實施例由圖2中的鎖相環模塊10來完成；9)利用同步後的參考時鐘信號對數字調製信號進行數字解調、解碼，恢復出數位化的時間信息，包括粗採樣和精採樣的信息，實施例由圖2中的解調、解碼模塊9來完成；10)根據恢復出的粗採樣信息，確定要恢復的脈衝信號對應的時鐘周期，實施例由圖2中的解調、解碼模塊9來完成；11)根據恢復出的精採樣信息，利用可編程延遲電路，將相應的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復的脈衝上升沿，實施例由圖2中的可編程延遲模塊11來完成；
12)將脈衝上升沿展寬，在解調單元中恢復出脈衝信號，實施例由圖2中的脈衝展寬模塊12來完成；13)恢復出的脈衝信號通過判決，最終輸出低抖動脈衝信號，實施例由圖2 中的脈衝判決模塊13來完成。
權利要求
1.一種數字異步脈衝無線低抖動傳輸方法，其特徵在於包括步驟 .1)發射脈衝進入調製單元，進行脈衝整形，對有線線路傳輸上的脈衝變形進行矯正； .2)參考時鐘進入調製單元，對整形後的輸入脈衝分別進行粗採樣和精採樣；粗採樣是利用參考時鐘對輸入脈衝的直接採樣完成的，由此確定脈衝上升沿出現時對應的時鐘周期；精採樣是利用時間數字轉換電路完成的，由此確定脈衝上升沿和相應時鐘周期上升沿之間的時間差； .3)對粗採樣和精採樣得到的數位化的時間信息進行編碼、調製，將脈衝信息和時鐘信息包含於數字調製信號中； . 4)對數字調製信號進行數/模轉換，轉換為模擬調製信號； .5)模擬調製信號進入射頻單元，對調製信號進行上變頻、功率放大，轉換為高頻信號，通過天線進入無線信道； .6)射頻單元的天線接收無線信道中的高頻信號，經過低噪聲放大、下變頻和AGC電路轉換為模擬調製信號； .7)模擬調製信號進入解調單元，通過模/數轉換，轉換為數字調製信號； .8)利用數字調製信號中的時鐘信息作為參考，通過鎖相環電路，使解調單元的參考時鐘與調製單元的參考時鐘相位同步； . 9)利用同步後的參考時鐘信號對數字調製信號進行數字解調、解碼，恢復出數位化的時間信息，包括粗採樣和精採樣的信息； .10)根據恢復出的粗採樣信息，確定要恢復的脈衝信號對應的時鐘周期； . 11)根據恢復出的精採樣信息，利用可編程延遲電路，將相應的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復的脈衝上升沿； .12)將脈衝上升沿展寬，在解調單元中恢復出脈衝信號； .13)恢復出的脈衝信號通過判決，最終輸出低抖動脈衝信號； 完成脈衝無線低抖動傳輸。
全文摘要
本發明涉及脈衝無線傳輸通信領域中的一種數字異步脈衝無線低抖動傳輸方法，特別適用於雷達脈衝的無線低抖動傳輸。在發端進行脈衝整形，用參考時鐘和時間數字轉換電路完成對脈衝的粗採樣和精採樣，對採樣得到的數位化時間信息進行編碼、調製等調製步驟；在收端利用同步後的參考時鐘完成解調、解碼等步驟，恢復出粗採樣和精採樣信息，據此確定要恢復的脈衝信號對應的時鐘周期，並利用可編程延遲電路，將相應的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復的脈衝上升沿，對脈衝上升沿進行展寬、判決，最終輸出低抖動脈衝信號。本發明能夠很好的恢復發端脈衝，對系統中的鐘要求不高，主要電路部件採用FPGA或ASIC實現，設計、調試難度低。
文檔編號H03K5/135GK102820872SQ20121030801
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者李建強, 吳俊晨, 王偉, 王洪磊 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所