[发明专利]基于时钟数据恢复的模数混合高速信号时间测量系统

摘要

本发明涉及一种基于时钟数据恢复的模数混合高速信号时间测量系统，属于通信信号处理领域。该系统包括：激光接收模块、时钟数据恢复模块、时钟管理模块、混频模块、低通滤波模块、采样模块、载波跟踪模块、信号捕获模块和测距测速信息解算模块。本发明能够减少信号处理算法对高速ADC的依赖性，降低对ADC采样率的要求，可使数据通信速率进一步提高，同时可以增加对通信/测距帧的信息利用率，并提高测距测速精度。

主权项

1.基于时钟数据恢复的模数混合高速信号时间测量系统，包括：激光接收模块和时钟管理模块；其特征在于：还包括时钟数据恢复模块、混频模块、低通滤波模块、采样模块、载波跟踪模块、信号捕获模块和测距测速信息解算模块；所述激光接收模块，用于接收并解调发端机产生的高速DPSK调制信号，得到高速模拟信号作为时钟数据恢复模块所需的输入信号；所述时钟数据恢复模块，接收激光接收模块解调出的高速模拟信号，将高速模拟信号恢复为相位严格对齐的两路信号，其中一路为数据信号，作为信号捕获模块的输入；另一路为时钟信号，时钟信号的频率等于数据信号的速率，用以与本地时钟管理模块产生的本振信号进行混频；所述时钟管理模块，根据系统参考时钟产生本振信号，作为混频模块的输入信号；根据系统参考时钟产生FPGA工作时钟；根据系统参考时钟产生采样模块的采样时钟；所述混频模块，将时钟管理模块产生的本振信号与时钟数据恢复模块产生的时钟信号混频，作为低通滤波模块的输入；所述低通滤波模块，对混频模块的输出信号进行低通滤波，滤除混频后的高频分量和带外噪声，保留时钟信号和本振信号的低频差频信号，作为采样模块的输入；所述采样模块，对输入的低频差频信号进行采样，其采样频率与数据帧频相参，即与数据帧频同频或为其整数倍，采样后的信号作为载波跟踪模块的输入；所述载波跟踪模块，使用锁相环路消除采样后低频差频信号的频差，得到本振信号和时钟数据恢复模块恢复出的时钟信号间的稳态相差；环路输出作为测距测速信息解算模块的输入之一，用于精确时间测量和测距测速信息解算；所述信号捕获模块，根据时钟数据恢复模块恢复出的数据信号，采用滑动相关算法实时检测信号帧头的位置，若信号与本地帧头序列的相关结果超过预设门限，即认为捕获成功，捕获模块能够估计出信号位置，并将信号位置送给测距测速信息解算模块；所述测距测速信息解算模块，按照三级时间系统，实现精确时间测量，然后计算目标的距离和径向速度；第一级为秒级时间测量，测距测速信息解算模块根据传输帧中的帧计数信息能够实现秒级精度的无模糊距离的时间测量；第二级为码元级时间测量，根据捕获的帧头相关峰的位置，能够实现1个码元时间内的时间精度测量；第三级为小数个码元时间精度测量；利用载波跟踪模块消除差频信号的频差，得到稳态相差后，结合本振信号的相位以及信号捕获模块给出的相关峰位置，能够得到在小数个码元时间内的相位偏差信息，进而将时间测量精度缩小到小数个码元时间内。