CN102820872A - 一种数字异步脉冲无线低抖动传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及脉冲无线传输通信领域中的一种数字异步脉冲无线低抖动传输方法，特别适用于雷达脉冲的无线低抖动传输。在发端进行脉冲整形，用参考时钟和时间数字转换电路完成对脉冲的粗采样和精采样，对采样得到的数字化时间信息进行编码、调制等调制步骤；在收端利用同步后的参考时钟完成解调、解码等步骤，恢复出粗采样和精采样信息，据此确定要恢复的脉冲信号对应的时钟周期，并利用可编程延迟电路，将相应的时钟周期上升沿延迟一定时间，得到要恢复的脉冲上升沿，对脉冲上升沿进行展宽、判决，最终输出低抖动脉冲信号。本发明能够很好的恢复发端脉冲，对系统中的钟要求不高，主要电路部件采用FPGA或ASIC实现，设计、调试难度低。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲无线传输通信领域中的一种数字异步脉冲无线低抖动传输方法，特别适用于雷达脉冲的无线低抖动传输。
背景技术
常用的脉冲数字化采样无线传输方法，在接收端能够准确的判定脉冲信号的有无，但是接收到的脉冲信号的上升沿、下降沿抖动较大。要降低沿抖动，就需要提高采样时钟频率，从而提高对脉冲的采样率。如果对沿抖动的要求低至纳秒级，则所需的时钟频率高达1GHz甚至更高。在当前的技术条件下，这是难以实现的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景中的不足之处而提供一种脉冲数字化无线低抖动传输方法。在发端利用参考时钟和时间数字转换电路完成对输入脉冲的粗采样和精采样，在收端利用可编程延迟电路实现对脉冲上升沿时刻的精确恢复。本发明方法的主要电路部件采样FPGA或ASIC实现，一致性好，调试难度低，容易实现脉冲抖动小于5ns的无线传输。
本发明的目的是这样实现的，它包括步骤：
1)发射脉冲进入调制单元，进行脉冲整形，对有线线路传输上的脉冲变形进行矫正；
2)参考时钟进入调制单元，对整形后的输入脉冲分别进行粗采样和精采样；粗采样是利用参考时钟对输入脉冲的直接采样完成的，由此确定脉冲上升沿出现时对应的时钟周期；精采样是利用时间数字转换电路完成的，由此确定脉冲上升沿和相应时钟周期上升沿之间的时间差；
3)对粗采样和精采样得到的数字化的时间信息进行编码、调制，将脉冲信息和时钟信息包含于数字调制信号中；
4)对数字调制信号进行数/模转换，转换为模拟调制信号；
5)模拟调制信号进入射频单元，对调制信号进行上变频、功率放大，转换为高频信号，通过天线进入无线信道；
6)射频单元的天线接收无线信道中的高频信号，经过低噪声放大、下变频和AGC电路转换为模拟调制信号；
7)模拟调制信号进入解调单元，通过模/数转换，转换为数字调制信号；
8)利用数字调制信号中的时钟信息作为参考，通过锁相环电路，使解调单元的参考时钟与调制单元的参考时钟相位同步；
9)利用同步后的参考时钟信号对数字调制信号进行数字解调、解码，恢复出数字化的时间信息，包括粗采样和精采样的信息；
10)根据恢复出的粗采样信息，确定要恢复的脉冲信号对应的时钟周期；
11)根据恢复出的精采样信息，利用可编程延迟电路，将相应的时钟周期上升沿延迟一定时间，得到要恢复的脉冲上升沿；
12)将脉冲上升沿展宽，在解调单元中恢复出脉冲信号；
13)恢复出的脉冲信号通过判决，最终输出低抖动脉冲信号；
完成脉冲无线低抖动传输。
本发明与背景技术相比，具有如下优点：
1、本发明提出的脉冲无线传输方法，与常用的数字方式的脉冲无线传输相比，保证了脉冲无线传输中脉冲沿低抖动的特殊应用。常用的数字方式的脉冲无线传输方法，重点传输脉冲电平，对沿抖动提出纳秒级的要求时，数字采样时钟需要提高至1GHz以上。这样的系统时钟实现困难，费用很高，而且高的采样率增加了调制解调的设计难度。本发明提出的脉冲无线传输方法，通过引入时间数字转换电路和可编程延迟电路，对时钟上升沿和脉冲上升沿之间的时间间隔进行精确测量和恢复，实现了脉冲信号的无线低抖动数字化异步传输。采用这种方法，对系统时钟要求不高，降低了调制解调的设计难度。
2、本发明方法的主要电路部件采用FPGA或ASIC实现，一致性好，调试难度低，容易实现脉冲抖动小于5ns的无线传输。
附图说明
图1是本发明有线侧信号到无线侧内部处理实施例的电原理方框图。
图2是本发明无线侧信号到有线侧内部处理实施例的电原理方框图。
图1中1为脉冲整形模块，2为粗采样模块，3为精采样模块，4为编码、调制模块，5为数/模转换模块，6为射频单元模块。其中粗采样模块和编码、调制模块一般由FPGA或ASIC构成，精采样模块一般由时间数字转换(TDC)电路构成，射频单元模块一般包括本振、I/Q调制器、上变频器、功率放大器、天线等部分。
图2中7为射频单元模块，8为模/数转换模块，9为解调、解码模块，10为锁相环模块，11为可编程延迟模块，12为脉冲展宽模块，13为脉冲判决模块。其中射频单元模块一般包括天线、低噪声放大器、下变频器、AGC、I/Q解调器、本振等部分，解调、解码模块和脉冲展宽模块一般由FPGA或ASIC构成，锁相环模块一般包括鉴相器、环路滤波器、VCXO等部分，可编程延迟模块一般由DDS或可编程延迟线构成。
具体实施方式
参照图1至图2。图1是本发明有线侧信号到无线侧内部处理实施例的电原理方框图，它包括脉冲整形模块1，粗采样模块2，精采样模块3，编码、调制模块4，数/模转换模块5，射频单元模块6；其中脉冲整形模块1，粗采样模块2，精采样模块3，编码、调制模块4，数/模转换模块5构成调制单元。脉冲整形模块1对输入脉冲进行整形，对线路传输上的脉冲变形进行矫正；粗采样模块2对整形后的输入脉冲进行粗采样，得到脉冲上升沿出现时对应的时钟周期；精采样模块3对脉冲上升沿和相应时钟周期上升沿之间的时间差进行精采样；、编码、调制模块4对粗采样和精采样得到的数字化的时间信息进行编码、调制，将脉冲信息和时钟信息包含于数字调制信号中；数/模转换模块5对数字调制信号进行数/模转换，转换为模拟调制信号；模拟调制信号通过射频单元模块6变换为射频信号进入无线传输。
图2是本发明无线侧信号到有线侧内部处理实施例的电原理方框图，它包括射频单元模块7，模/数转换模块8，解调、解码模块9，锁相环模块10，可编程延迟模块11，脉冲展宽模块12，脉冲判决模块13；其中模/数转换模块8，解调、解码模块9，锁相环模块10，可编程延迟模块11，脉冲展宽模块12，脉冲判决模块13构成解调单元。射频单元模块7将无线传输的射频信号变换为模拟调制信号；模拟调制信号进入模/数转换模块8，转换为数字调制信号；利用数字调制信号中的时钟信息作为参考，通过锁相环模块10，使解调单元的参考时钟与调制单元的参考时钟相位同步；在解调、解码模块9中，利用同步后的参考时钟信号对数字调制信号进行数字解调、解码，恢复出数字化的时间信息，并确定要恢复的脉冲信号对应的时钟周期；根据恢复出的精采样信息，利用可编程延迟模块11，将相应的时钟周期上升沿延迟一定时间，得到要恢复的脉冲上升沿；利用脉冲展宽模块12，将脉冲上升沿展宽，在解调单元中恢复出脉冲信号；恢复出的脉冲信号通过脉冲判决模块13，最终输出低抖动脉冲信号。
本发明技术方案的信号传输是按以下步骤进行的：
1)发射脉冲进入调制单元，进行脉冲整形，对有线线路传输上的脉冲变形进行矫正，实施例由图1中的脉冲整形模块1来完成；
2)参考时钟进入调制单元，对整形后的输入脉冲分别进行粗采样和精采样；粗采样是利用参考时钟对输入脉冲的直接采样完成的，由此确定脉冲上升沿出现时对应的时钟周期；精采样是利用时间数字转换电路完成的，由此确定脉冲上升沿和相应时钟周期上升沿之间的时间差；实施例中粗采样由图1中的粗采样模块2来完成；精采样由图1中的精采样模块3来完成；
3)对粗采样和精采样得到的数字化的时间信息进行编码、调制，将脉冲信息和时钟信息包含于数字调制信号中，实施例由图1中的编码、调制模块4来完成；
4)对数字调制信号进行数/模转换，转换为模拟调制信号，实施例由图1中的数/模转换模块5来完成；
5)模拟调制信号进入射频单元，对调制信号进行上变频、功率放大，转换为高频信号，通过天线进入无线信道，实施例由图1中的射频单元模块6来完成；
6)射频单元的天线接收无线信道中的高频信号，经过低噪声放大、下变频和AGC电路转换为模拟调制信号，实施例由图2中的射频单元模块7来完成；
7)模拟调制信号进入解调单元，通过模/数转换，转换为数字调制信号，实施例由图2中的模/数转换模块8来完成；
8)利用数字调制信号中的时钟信息作为参考，通过锁相环电路(PLL)，使解调单元的参考时钟与调制单元的参考时钟相位同步，实施例由图2中的锁相环模块10来完成；
9)利用同步后的参考时钟信号对数字调制信号进行数字解调、解码，恢复出数字化的时间信息，包括粗采样和精采样的信息，实施例由图2中的解调、解码模块9来完成；
10)根据恢复出的粗采样信息，确定要恢复的脉冲信号对应的时钟周期，实施例由图2中的解调、解码模块9来完成；
11)根据恢复出的精采样信息，利用可编程延迟电路，将相应的时钟周期上升沿延迟一定时间，得到要恢复的脉冲上升沿，实施例由图2中的可编程延迟模块11来完成；
12)将脉冲上升沿展宽，在解调单元中恢复出脉冲信号，实施例由图2中的脉冲展宽模块12来完成；
13)恢复出的脉冲信号通过判决，最终输出低抖动脉冲信号，实施例由图2中的脉冲判决模块13来完成。
Claims (1)
1.一种数字异步脉冲无线低抖动传输方法，其特征在于包括步骤：
1)发射脉冲进入调制单元，进行脉冲整形，对有线线路传输上的脉冲变形进行矫正；
2)参考时钟进入调制单元，对整形后的输入脉冲分别进行粗采样和精采样；粗采样是利用参考时钟对输入脉冲的直接采样完成的，由此确定脉冲上升沿出现时对应的时钟周期；精采样是利用时间数字转换电路完成的，由此确定脉冲上升沿和相应时钟周期上升沿之间的时间差；
3)对粗采样和精采样得到的数字化的时间信息进行编码、调制，将脉冲信息和时钟信息包含于数字调制信号中；
4)对数字调制信号进行数/模转换，转换为模拟调制信号；
5)模拟调制信号进入射频单元，对调制信号进行上变频、功率放大，转换为高频信号，通过天线进入无线信道；
6)射频单元的天线接收无线信道中的高频信号，经过低噪声放大、下变频和AGC电路转换为模拟调制信号；
7)模拟调制信号进入解调单元，通过模/数转换，转换为数字调制信号；
8)利用数字调制信号中的时钟信息作为参考，通过锁相环电路，使解调单元的参考时钟与调制单元的参考时钟相位同步；
9)利用同步后的参考时钟信号对数字调制信号进行数字解调、解码，恢复出数字化的时间信息，包括粗采样和精采样的信息；
10)根据恢复出的粗采样信息，确定要恢复的脉冲信号对应的时钟周期；
11)根据恢复出的精采样信息，利用可编程延迟电路，将相应的时钟周期上升沿延迟一定时间，得到要恢复的脉冲上升沿；
12)将脉冲上升沿展宽，在解调单元中恢复出脉冲信号；
13)恢复出的脉冲信号通过判决，最终输出低抖动脉冲信号；
完成脉冲无线低抖动传输。
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