一種高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路及方法，其中電路為高斯或cos/cos2脈沖的詢問信號通過信號調(diào)整理電路進(jìn)入功分器后，分成兩路信號，第一路通過信號放大器進(jìn)行信號的放大，第二路通過高分辨率的數(shù)字延遲電路實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字延遲，兩路信號分別經(jīng)過串聯(lián)的無源低通濾波器，濾除干擾信號后，進(jìn)入比較器從而產(chǎn)生高精度的應(yīng)答觸發(fā)信號；所述信號調(diào)理電路、所述信號放大電號及所述比較器還分別與所述分立電源及所述低壓并穩(wěn)壓器相連接，以避免電源的噪聲串?dāng)_。采用上述方案，實現(xiàn)了極高的抗噪處理，通過低通濾波、電源的處理以及電路板的鏤空隔離，極大的提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，也同時避免畸變信號干擾，提供觸發(fā)精度的有效保證。
【專利說明】一種高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖應(yīng)答技術(shù)廣泛應(yīng)用在導(dǎo)航設(shè)備的距離測試中，常見的是伏爾、塔康和精密測距等裝備，在機(jī)載、地面信標(biāo)、模擬器以及測試等相關(guān)的領(lǐng)域大量應(yīng)用。本專利的脈沖信號格式主要是指高斯脈沖和cos/cos2脈沖。
[0003]復(fù)雜電磁環(huán)境已是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的常態(tài)，非常容易造成信號在時域上突發(fā)多變、空域上縱橫交錯、能量上高低分布，因此設(shè)計一種能夠抗各種噪聲信號干擾，并能夠適應(yīng)寬電平幅度觸發(fā)電路是非常重要的。目前很多領(lǐng)域的導(dǎo)航裝備都未能及時的適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭條件下的復(fù)雜電磁環(huán)境，特別是近程導(dǎo)航模擬器設(shè)計尤其落后，現(xiàn)代戰(zhàn)爭對電磁環(huán)境信號的幅度都有苛刻的要求，已經(jīng)不能滿足裝備的發(fā)展要求。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路及方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其中，包括信號調(diào)理電路、分立電源、低壓并穩(wěn)壓器、功分器、信號放大器、高分辯率數(shù)字延遲電路、無源低通濾波器、比較器及PCB鏤空隔離裝置；高斯或cos/cod脈沖的詢問信號通過信號調(diào)整理電路進(jìn)入功分器后，分成兩路信號，第一路通過信號放大器進(jìn)行信號的放大，第二路通過高分辨率的數(shù)字延遲電路實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字延遲，兩路信號分別經(jīng)過串聯(lián)的無源低通濾波器，濾除干擾信號后，進(jìn)入比較器從而產(chǎn)生高精度的應(yīng)答觸發(fā)信號；所述比較器周圍通過PCB鏤空隔離裝置隔離外界信號的干擾；所述信號調(diào)理電路、所述信號放大器及所述比較器還分別與所述分立電源及所述低壓并穩(wěn)壓器相連接，以避免電源的噪聲串?dāng)_。
[0008]所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其中，所述高分辯率數(shù)字延遲電路設(shè)置為預(yù)定的調(diào)節(jié)信號延遲的精確時間。
[0009]所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其中，所述預(yù)定的調(diào)節(jié)信號研制的精確時間為將信號進(jìn)行數(shù)字高速量化后，經(jīng)過至少20ns的延遲后，進(jìn)行信號的數(shù)模轉(zhuǎn)化后發(fā)送。
[0010]所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其中，所述兩路信號為等幅等相的兩路?目號。
[0011]所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答方法，其中，包括以下步驟:
[0012]步驟1:高斯或C0S/C0S2脈沖的詢問信號通過信號調(diào)理電路進(jìn)入功分器后，分成兩路信號，第一路通過信號放大器12進(jìn)行信號的放大，第二路通過高分辨率的數(shù)字延遲電路實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字延遲，兩路信號分別經(jīng)過串聯(lián)的無源低通濾波器，濾除干擾信號后，進(jìn)入比較器從而產(chǎn)生高精度的應(yīng)答觸發(fā)信號；
[0013]步驟2:所述比較器周圍通過PCB鏤空隔離裝置隔離外界信號的干擾；所述信號調(diào)理電路、所述信號放大器及所述比較器還分別與所述分立電源及所述低壓差穩(wěn)壓器相連接，以避免電源的噪聲串?dāng)_。
[0014]所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答方法，其中，所述高分辨率的數(shù)字延遲電路的實現(xiàn)步驟為:根據(jù)不同脈沖長度，設(shè)置延遲電路的時間為脈沖時間的一半。
[0015]所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答方法，其中，所述無源低通濾波器為兩個，并同步聯(lián)動所述無源低通濾波器的帶寬；當(dāng)兩路的信號進(jìn)入無源低通濾波器后，濾除掉在兩路信號中，寄生的信號，只保留需要的特定信號。
[0016]采用上述方案，實現(xiàn)了高分辨率的數(shù)字延遲，可以在最小精度20ns的延遲，支持任意控制，而現(xiàn)有的技術(shù)難以精確到20ns。本發(fā)明實現(xiàn)了極高的抗噪處理，通過低通濾波、電源的處理以及電路板的鏤空隔離，極大的提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，也同時避免畸變信號干擾，提供觸發(fā)精度的有效保證。另外，本發(fā)明通過功分兩路比較實現(xiàn)寬幅的觸發(fā)，而固定電平觸發(fā)難以適應(yīng)不同功率的變化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]實施例1
[0020]如圖1所示，高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答包括分立電源10、信號調(diào)理電路14、功分器15、高分辨率數(shù)字延遲電路16、無源低通濾波器17、比較器20及PCB板鏤空隔離裝置21。高斯或cos/cod脈沖的詢問信號，進(jìn)入功分器15，分成兩路信號，一路通過信號放大器12進(jìn)行信號的放大，另一路通過高分辨率的數(shù)字延遲器16實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字延遲，兩路信號分別經(jīng)過無源低通濾波器13、17，濾除干擾信號后，進(jìn)入嚴(yán)格隔離的比較器20，從而產(chǎn)生高精度的應(yīng)答觸發(fā)信號。不同電路部分電源是獨(dú)立的，采用了不同的分立電源，如10、18，它們都是通過總電源單點直接接入的，中途不與其它任何電路共享電源，而且對敏感的電路比如12、20經(jīng)過低壓差穩(wěn)壓器11、19進(jìn)行再次濾除噪聲，避免電源的噪聲串?dāng)_，在比較器20周圍通過鏤空PCB21隔離外界信號的干擾，極大的提高了比較電路20的穩(wěn)定性，且高分辨率的數(shù)字延遲可以實現(xiàn)精確的校準(zhǔn)。
[0021]脈沖的類型可以選擇，通常只在高斯脈沖和C0S/C0S2脈沖之間選擇，高分辨率數(shù)字延遲電路16隨著脈沖類型同步調(diào)整，當(dāng)選擇高斯脈沖時，一路信號需精確延遲3us ;當(dāng)選擇cos/cos2脈沖時,需精確延遲0.8us ;另一路信號放大兩倍,兩路進(jìn)入無源濾波器13、17后，也由信號的類型不同，同步改變不同帶寬的無源濾波器，實現(xiàn)信號的高精度無干擾比較，產(chǎn)生的應(yīng)答觸發(fā)左右應(yīng)答信號的發(fā)射觸發(fā)條件。
[0022]在該技術(shù)方案下，需要采用高精度的時鐘源，以及采樣率為lOOMSa/s的ADC和DAC,延遲主要在FPGA之中實現(xiàn)，F(xiàn)PGA的內(nèi)部工作時鐘運(yùn)行在穩(wěn)定的200MHz，并需要嚴(yán)格控制FPGA內(nèi)部的布線邏輯，精確的保證FPGA的內(nèi)部延遲，另外，外部徹底的避免了電源和空間的干擾，可以非常方便的控制觸發(fā)。
[0023]實施例2
[0024]在上述實施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步，提供一種聞精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其中，包括信號調(diào)理電路、分立電源、低壓差穩(wěn)壓器、功分器、信號放大器、高分辯率數(shù)字延遲電路、無源低通濾波器、比較器及PCB鏤空隔離裝置；高斯或C0S/C0S2脈沖的詢問信號通過信號調(diào)理電路進(jìn)入功分器后，分成兩路信號，第一路通過信號放大器12進(jìn)行信號的放大，第二路通過高分辨率的數(shù)字延遲電路實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字延遲，兩路信號分別經(jīng)過串聯(lián)的無源低通濾波器，濾除干擾信號后，進(jìn)入比較器從而產(chǎn)生高精度的應(yīng)答觸發(fā)信號；所述比較器周圍通過PCB鏤空隔離裝置隔離外界信號的干擾；所述信號調(diào)理電路、所述信號放大電號及所述比較器還分別與所述分立電源及所述低壓差穩(wěn)壓器相連接，以避免電源的噪聲串?dāng)_。 [0025]所述高分辯率數(shù)字延遲電路設(shè)置為預(yù)定的調(diào)節(jié)信號延遲的精確時間。
[0026]所述預(yù)定的調(diào)節(jié)信號延遲的精確時間為將信號進(jìn)行數(shù)字高速量化后，經(jīng)過至少20ns的延遲后，進(jìn)行信號的數(shù)模轉(zhuǎn)化后發(fā)送。
[0027]所述兩路信號為等幅等相的兩路信號。
[0028]本發(fā)明還提供一種高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答方法，包括以下步驟:
[0029]步驟1:高斯或C0S/C0S2脈沖的詢問信號通過信號調(diào)整理電路進(jìn)入功分器后，分成兩路信號，第一路通過信號放大器12進(jìn)行信號的放大，第二路通過高分辨率的數(shù)字延遲電路實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字延遲，兩路信號分別經(jīng)過串聯(lián)的無源低通濾波器，濾除干擾信號后，進(jìn)入比較器從而產(chǎn)生高精度的應(yīng)答觸發(fā)信號；
[0030]步驟2:所述比較器周圍通過PCB鏤空隔離裝置隔離外界信號的干擾；所述信號調(diào)理電路、所述信號放大電號及所述比較器還分別與所述分立電源及所述低壓差穩(wěn)壓器相連接，以避免電源的噪聲串?dāng)_。
[0031]上述步驟中，所述高分辨率的數(shù)字延遲電路的實現(xiàn)步驟為:根據(jù)不同脈沖長度，設(shè)置延遲電路的時間為脈沖時間的一半。若6us時間長度的脈沖，需設(shè)置延遲3us,為脈沖時間長度的一半^FPGA內(nèi)部的計數(shù)時鐘是200MHz，一個時鐘為0.5us, 600x0.5us=3us，因此需要延遲600個時鐘的周期；同理，若延遲0.8us，需要的周期是160個。
[0032]上述步驟中，所述無源低通濾波器為兩個，并同步聯(lián)動所述無源低通濾波器的帶寬；當(dāng)兩路的信號進(jìn)入無源低通濾波器后，濾除掉在兩路信號中，寄生的信號，只保留需要的特定信號。不同的信號需要無源低通濾波器的帶寬是不同的，且根據(jù)板級引入干擾信號的帶寬進(jìn)行低通濾波器的帶寬設(shè)計。通常情況下，周期是0.6us的高斯脈沖信號，需要設(shè)計500kHz的低通濾波帶寬。
[0033]采用上述方案，實現(xiàn)了高分辨率的數(shù)字延遲，可以在最小精度20ns的延遲，支持任意控制，而現(xiàn)有的技術(shù)難以精確到20ns。本發(fā)明實現(xiàn)了極高的抗噪處理，通過低通濾波、電源的處理以及電路板的鏤空隔離，極大的提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，也同時避免畸變信號干擾，提供觸發(fā)精度的有效保證。另外，本發(fā)明通過功分兩路比較實現(xiàn)寬幅的觸發(fā)，而固定電平觸發(fā)難以適應(yīng)不同功率的變化。[0034]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其特征在于，包括信號調(diào)理電路、分立電源、低壓并穩(wěn)壓器、功分器、信號放大器、高分辯率數(shù)字延遲電路、無源低通濾波器、比較器及PCB鏤空隔離裝置；高斯或C0S/C0S2脈沖的詢問信號通過信號調(diào)整理電路進(jìn)入功分器后，分成兩路信號，第一路通過信號放大器進(jìn)行信號的放大，第二路通過高分辨率的數(shù)字延遲電路實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字延遲，兩路信號分別經(jīng)過串聯(lián)的無源低通濾波器，濾除干擾信號后，進(jìn)入比較器從而產(chǎn)生高精度的應(yīng)答觸發(fā)信號；所述比較器周圍通過PCB鏤空隔離裝置隔離外界信號的干擾；所述信號調(diào)理電路、所述信號放大電號及所述比較器還分別與所述分立電源及所述低壓并穩(wěn)壓器相連接，以避免電源的噪聲串?dāng)_。
2.如權(quán)利要求1所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其特征在于，所述高分辯率數(shù)字延遲電路設(shè)置為預(yù)定的調(diào)節(jié)信號研制的精確時間。
3.如權(quán)利要求2所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其特征在于，所述預(yù)定的調(diào)節(jié)信號研制的精確時間為將信號進(jìn)行數(shù)字高速量化后，經(jīng)過至少20ns的延遲后，進(jìn)行信號的數(shù)模轉(zhuǎn)化后發(fā)送。
4.如權(quán)利要求1所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答電路，其特征在于，所述兩路信號為等幅等相的兩路信號。
5.如權(quán)利要求1所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:高斯或c0S/C0S2脈沖的詢問信號通過信號調(diào)整理電路進(jìn)入功分器后，分成兩路信號，第一路通過信號放大器12進(jìn)行信號的放大，第二路通過高分辨率的數(shù)字延遲電路實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字延遲，兩路信號分別經(jīng)過串聯(lián)的無源低通濾波器，濾除干擾信號后，進(jìn)入比較器從而產(chǎn)生高精度的應(yīng)答觸發(fā)信號； 步驟2:所述比較器周圍通過PCB鏤空隔離裝置隔離外界信號的干擾；所述信號調(diào)理電路、所述信號放大電號及所述比較器還分別與所述分立電源及所述低壓并穩(wěn)壓器相連接，以避免電源的噪聲串?dāng)_。
6.如權(quán)利要求5所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答方法，其特征在于，所述高分辨率的數(shù)字延遲電路的實現(xiàn)步驟為:根據(jù)不同脈沖長度，設(shè)置延遲電路的時間為脈沖時間的一半。
7.如權(quán)利要求5所述的高精度和寬幅適應(yīng)的脈沖應(yīng)答方法，其特征在于，所述無源低通濾波器為兩個，并同步聯(lián)動所述無源低通濾波器的帶寬；當(dāng)兩路的信號進(jìn)入無源低通濾波器后，濾除掉在兩路信號中，寄生的信號，只保留需要的特定信號。
【文檔編號】H04B1/59GK103634023SQ201310611965
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】董建濤, 繆國峰, 劉磊, 宋志剛, 薛沛祥, 李墩泰 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所