專利名稱：一種數(shù)字異步脈沖無線低抖動傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脈沖無線傳輸通信領(lǐng)域中的一種數(shù)字異步脈沖無線低抖動傳輸方法，特別適用于雷達(dá)脈沖的無線低抖動傳輸。
背景技術(shù)：
常用的脈沖數(shù)字化采樣無線傳輸方法，在接收端能夠準(zhǔn)確的判定脈沖信號的有無，但是接收到的脈沖信號的上升沿、下降沿抖動較大。要降低沿抖動，就需要提高采樣時鐘頻率，從而提高對脈沖的采樣率。如果對沿抖動的要求低至納秒級，則所需的時鐘頻率高達(dá)IGHz甚至更高。在當(dāng)前的技術(shù)條件下，這是難以實(shí)現(xiàn)的
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于避免上述背景中的不足之處而提供一種脈沖數(shù)字化無線低抖動傳輸方法。在發(fā)端利用參考時鐘和時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路完成對輸入脈沖的粗采樣和精采樣，在收端利用可編程延遲電路實(shí)現(xiàn)對脈沖上升沿時刻的精確恢復(fù)。本發(fā)明方法的主要電路部件采樣FPGA或ASIC實(shí)現(xiàn)，一致性好，調(diào)試難度低，容易實(shí)現(xiàn)脈沖抖動小于5ns的無線傳輸。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括步驟I)發(fā)射脈沖進(jìn)入調(diào)制單元，進(jìn)行脈沖整形，對有線線路傳輸上的脈沖變形進(jìn)行矯正；2)參考時鐘進(jìn)入調(diào)制單元，對整形后的輸入脈沖分別進(jìn)行粗采樣和精采樣；粗采樣是利用參考時鐘對輸入脈沖的直接采樣完成的，由此確定脈沖上升沿出現(xiàn)時對應(yīng)的時鐘周期；精采樣是利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路完成的，由此確定脈沖上升沿和相應(yīng)時鐘周期上升沿之間的時間差；3)對粗采樣和精采樣得到的數(shù)字化的時間信息進(jìn)行編碼、調(diào)制，將脈沖信息和時鐘信息包含于數(shù)字調(diào)制信號中；4)對數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為模擬調(diào)制信號；5)模擬調(diào)制信號進(jìn)入射頻單元，對調(diào)制信號進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號，通過天線進(jìn)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(jīng)過低噪聲放大、下變頻和AGC電路轉(zhuǎn)換為模擬調(diào)制信號；7)模擬調(diào)制信號進(jìn)入解調(diào)單元，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字調(diào)制信號；8)利用數(shù)字調(diào)制信號中的時鐘信息作為參考,通過鎖相環(huán)電路,使解調(diào)單元的參考時鐘與調(diào)制單元的參考時鐘相位同步；9)利用同步后的參考時鐘信號對數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)、解碼，恢復(fù)出數(shù)字化的時間信息，包括粗采樣和精采樣的信息；10)根據(jù)恢復(fù)出的粗采樣信息，確定要恢復(fù)的脈沖信號對應(yīng)的時鐘周期；
11)根據(jù)恢復(fù)出的精采樣信息，利用可編程延遲電路，將相應(yīng)的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復(fù)的脈沖上升沿；12)將脈沖上升沿展寬，在解調(diào)單元中恢復(fù)出脈沖信號；13)恢復(fù)出的脈沖信號通過判決，最終輸出低抖動脈沖信號；完成脈沖無線低抖動傳輸。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明提出的脈沖無線傳輸方法，與常用的數(shù)字方式的脈沖無線傳輸相比，保證了脈沖無線傳輸中脈沖沿低抖動的特殊應(yīng)用。常用的數(shù)字方式的脈沖無線傳輸方法，重點(diǎn)傳輸脈沖電平，對沿抖動提出納秒級的要求時，數(shù)字采樣時鐘需要提高至IGHz以上。這樣的系統(tǒng)時鐘實(shí)現(xiàn)困難，費(fèi)用很高，而且高的采樣率增加了調(diào)制解調(diào)的設(shè)計(jì)難度。本發(fā)明提出的脈沖無線傳輸方法，通過引入時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路和可編程延遲電路，對時鐘上升沿和脈沖上升沿之間的時間間隔進(jìn)行精確測量和恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)了脈沖信號的無線低抖動數(shù)字化異步傳輸。采用這種方法，對系統(tǒng)時鐘要求不高，降低了調(diào)制解調(diào)的設(shè)計(jì)難度。2、本發(fā)明方法的主要電路部件采用FPGA或ASIC實(shí)現(xiàn)，一致性好，調(diào)試難度低，容易實(shí)現(xiàn)脈沖抖動小于5ns的無線傳輸。


圖I是本發(fā)明有線側(cè)信號到無線側(cè)內(nèi)部處理實(shí)施例的電原理方框圖。圖2是本發(fā)明無線側(cè)信號到有線側(cè)內(nèi)部處理實(shí)施例的電原理方框圖。圖I中I為脈沖整形模塊，2為粗采樣模塊，3為精采樣模塊，4為編碼、調(diào)制模塊，5為數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊，6為射頻單元模塊。其中粗采樣模塊和編碼、調(diào)制模塊一般由FPGA或ASIC構(gòu)成，精采樣模塊一般由時間數(shù)字轉(zhuǎn)換(TDC)電路構(gòu)成，射頻單元模塊一般包括本振、I/Q調(diào)制器、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(shù)轉(zhuǎn)換模塊，9為解調(diào)、解碼模塊，10為鎖相環(huán)模塊，11為可編程延遲模塊，12為脈沖展寬模塊，13為脈沖判決模塊。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(diào)器、本振等部分，解調(diào)、解碼模塊和脈沖展寬模塊一般由FPGA或ASIC構(gòu)成，鎖相環(huán)模塊一般包括鑒相器、環(huán)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(gòu)成。
具體實(shí)施例方式參照圖I至圖2。圖I是本發(fā)明有線側(cè)信號到無線側(cè)內(nèi)部處理實(shí)施例的電原理方框圖，它包括脈沖整形模塊1，粗采樣模塊2，精采樣模塊3，編碼、調(diào)制模塊4，數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊5，射頻單元模塊6 ;其中脈沖整形模塊I，粗采樣模塊2，精采樣模塊3，編碼、調(diào)制模塊4，數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊5構(gòu)成調(diào)制單元。脈沖整形模塊I對輸入脈沖進(jìn)行整形，對線路傳輸上的脈沖變形進(jìn)行矯正；粗采樣模塊2對整形后的輸入脈沖進(jìn)行粗采樣，得到脈沖上升沿出現(xiàn)時對應(yīng)的時鐘周期；精采樣模塊3對脈沖上升沿和相應(yīng)時鐘周期上升沿之間的時間差進(jìn)行精采樣；、編碼、調(diào)制模塊4對粗采樣和精采樣得到的數(shù)字化的時間信息進(jìn)行編碼、調(diào)制，將脈沖信息和時鐘信息包含于數(shù)字調(diào)制信號中；數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊5對數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為模擬調(diào)制信號；模擬調(diào)制信號通過射頻單元模塊6變換為射頻信號進(jìn)入無線傳輸。圖2是本發(fā)明無線側(cè)信號到有線側(cè)內(nèi)部處理實(shí)施例的電原理方框圖，它包括射頻單元模塊7，模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8，解調(diào)、解碼模塊9，鎖相環(huán)模塊10，可編程延遲模塊11，脈沖展寬模塊12，脈沖判決模塊13 ;其中模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8，解調(diào)、解碼模塊9，鎖相環(huán)模塊10，可編程延遲模塊11，脈沖展寬模塊12，脈沖判決模塊13構(gòu)成解調(diào)單元。射頻單元模塊7將無線傳輸?shù)纳漕l信號變換為模擬調(diào)制信號；模擬調(diào)制信號進(jìn)入模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8，轉(zhuǎn)換為數(shù)字調(diào)制信號；利用數(shù)字調(diào)制信號中的時鐘信息作為參考，通過鎖相環(huán)模塊10，使解調(diào)單元的參考時鐘與調(diào)制單元的參考時鐘相位同步；在解調(diào)、解碼模塊9中，利用同步后的參考時鐘信號對數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)、解碼，恢復(fù)出數(shù)字化的時間信息，并確定要恢復(fù)的脈沖信號對應(yīng)的時鐘周期；根據(jù)恢復(fù)出的精采樣信息，利用可編程延遲模塊11，將相應(yīng)的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復(fù)的脈沖上升沿；利用脈沖展寬模塊12，將脈沖上升沿展寬，在解調(diào)單元中恢復(fù)出脈沖信號；恢復(fù)出的脈沖信號通過脈沖判決模塊13，最終輸出低抖動脈沖信號。 本發(fā)明技術(shù)方案的信號傳輸是按以下步驟進(jìn)行的I)發(fā)射脈沖進(jìn)入調(diào)制單元，進(jìn)行脈沖整形，對有線線路傳輸上的脈沖變形進(jìn)行矯正，實(shí)施例由圖I中的脈沖整形模塊I來完成；2)參考時鐘進(jìn)入調(diào)制單元，對整形后的輸入脈沖分別進(jìn)行粗采樣和精采樣；粗采樣是利用參考時鐘對輸入脈沖的直接采樣完成的，由此確定脈沖上升沿出現(xiàn)時對應(yīng)的時鐘周期；精采樣是利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路完成的，由此確定脈沖上升沿和相應(yīng)時鐘周期上升沿之間的時間差；實(shí)施例中粗采樣由圖I中的粗采樣模塊2來完成；精采樣由圖I中的精采樣模塊3來完成；3)對粗采樣和精采樣得到的數(shù)字化的時間信息進(jìn)行編碼、調(diào)制，將脈沖信息和時鐘信息包含于數(shù)字調(diào)制信號中，實(shí)施例由圖I中的編碼、調(diào)制模塊4來完成；4)對數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為模擬調(diào)制信號，實(shí)施例由圖I中的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊5來完成；5)模擬調(diào)制信號進(jìn)入射頻單元，對調(diào)制信號進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號，通過天線進(jìn)入無線信道，實(shí)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(jīng)過低噪聲放大、下變頻和AGC電路轉(zhuǎn)換為模擬調(diào)制信號，實(shí)施例由圖2中的射頻單元模塊7來完成；7)模擬調(diào)制信號進(jìn)入解調(diào)單元，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字調(diào)制信號，實(shí)施例由圖2中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8來完成；8)利用數(shù)字調(diào)制信號中的時鐘信息作為參考，通過鎖相環(huán)電路(PLL)，使解調(diào)單元的參考時鐘與調(diào)制單元的參考時鐘相位同步，實(shí)施例由圖2中的鎖相環(huán)模塊10來完成；9)利用同步后的參考時鐘信號對數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)、解碼，恢復(fù)出數(shù)字化的時間信息，包括粗采樣和精采樣的信息，實(shí)施例由圖2中的解調(diào)、解碼模塊9來完成；10)根據(jù)恢復(fù)出的粗采樣信息，確定要恢復(fù)的脈沖信號對應(yīng)的時鐘周期，實(shí)施例由圖2中的解調(diào)、解碼模塊9來完成；11)根據(jù)恢復(fù)出的精采樣信息，利用可編程延遲電路，將相應(yīng)的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復(fù)的脈沖上升沿，實(shí)施例由圖2中的可編程延遲模塊11來完成；
12)將脈沖上升沿展寬，在解調(diào)單元中恢復(fù)出脈沖信號，實(shí)施例由圖2中的脈沖展寬模塊12來完成；13)恢復(fù)出的脈沖信號通過判決，最終輸出低抖動脈沖信號，實(shí)施例由圖2 中的脈沖判決模塊13來完成。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字異步脈沖無線低抖動傳輸方法，其特征在于包括步驟 .1)發(fā)射脈沖進(jìn)入調(diào)制單元，進(jìn)行脈沖整形，對有線線路傳輸上的脈沖變形進(jìn)行矯正； .2)參考時鐘進(jìn)入調(diào)制單元，對整形后的輸入脈沖分別進(jìn)行粗采樣和精采樣；粗采樣是利用參考時鐘對輸入脈沖的直接采樣完成的，由此確定脈沖上升沿出現(xiàn)時對應(yīng)的時鐘周期；精采樣是利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路完成的，由此確定脈沖上升沿和相應(yīng)時鐘周期上升沿之間的時間差； .3)對粗采樣和精采樣得到的數(shù)字化的時間信息進(jìn)行編碼、調(diào)制，將脈沖信息和時鐘信息包含于數(shù)字調(diào)制信號中； . 4)對數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為模擬調(diào)制信號； .5)模擬調(diào)制信號進(jìn)入射頻單元，對調(diào)制信號進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號，通過天線進(jìn)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(jīng)過低噪聲放大、下變頻和AGC電路轉(zhuǎn)換為模擬調(diào)制信號； .7)模擬調(diào)制信號進(jìn)入解調(diào)單元，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字調(diào)制信號； .8)利用數(shù)字調(diào)制信號中的時鐘信息作為參考，通過鎖相環(huán)電路，使解調(diào)單元的參考時鐘與調(diào)制單元的參考時鐘相位同步； . 9)利用同步后的參考時鐘信號對數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)、解碼，恢復(fù)出數(shù)字化的時間信息，包括粗采樣和精采樣的信息； .10)根據(jù)恢復(fù)出的粗采樣信息，確定要恢復(fù)的脈沖信號對應(yīng)的時鐘周期； . 11)根據(jù)恢復(fù)出的精采樣信息，利用可編程延遲電路，將相應(yīng)的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復(fù)的脈沖上升沿； .12)將脈沖上升沿展寬，在解調(diào)單元中恢復(fù)出脈沖信號； .13)恢復(fù)出的脈沖信號通過判決，最終輸出低抖動脈沖信號； 完成脈沖無線低抖動傳輸。
全文摘要
本發(fā)明涉及脈沖無線傳輸通信領(lǐng)域中的一種數(shù)字異步脈沖無線低抖動傳輸方法，特別適用于雷達(dá)脈沖的無線低抖動傳輸。在發(fā)端進(jìn)行脈沖整形，用參考時鐘和時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路完成對脈沖的粗采樣和精采樣，對采樣得到的數(shù)字化時間信息進(jìn)行編碼、調(diào)制等調(diào)制步驟；在收端利用同步后的參考時鐘完成解調(diào)、解碼等步驟，恢復(fù)出粗采樣和精采樣信息，據(jù)此確定要恢復(fù)的脈沖信號對應(yīng)的時鐘周期，并利用可編程延遲電路，將相應(yīng)的時鐘周期上升沿延遲一定時間，得到要恢復(fù)的脈沖上升沿，對脈沖上升沿進(jìn)行展寬、判決，最終輸出低抖動脈沖信號。本發(fā)明能夠很好的恢復(fù)發(fā)端脈沖，對系統(tǒng)中的鐘要求不高，主要電路部件采用FPGA或ASIC實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)、調(diào)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(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者李建強(qiáng), 吳俊晨, 王偉, 王洪磊 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所