專利名稱：一種三模式空管應(yīng)答機(jī)及對(duì)三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)航電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種A模式/C模式/S模式三模式空管應(yīng)答機(jī)，可用于對(duì)A模式/C模式/S模式三模式二次雷達(dá)的詢問(wèn)進(jìn)行應(yīng)答，并配合該二次雷達(dá)進(jìn)行測(cè)距。
背景技術(shù)：
空管應(yīng)答機(jī)與二次雷達(dá)協(xié)同工作，構(gòu)成空中交通管制(ATC)系統(tǒng)?？展軕?yīng)答機(jī)的工作模式有A模式、B模式、C模式、D模式、S模式等。在國(guó)內(nèi)，A模式、C模式的應(yīng)用最為廣泛，S模式的應(yīng)用日益擴(kuò)大，其它模式的應(yīng)用范圍有限；在國(guó)外，S模式已成為市場(chǎng)主流，其它模式的應(yīng)用范圍有限。為向下兼容，S模式空管應(yīng)答機(jī)也能夠應(yīng)答A模式和C模式的詢問(wèn)。如附圖5所示，A模式的詢問(wèn)信號(hào)由詢問(wèn)脈沖P1、詢問(wèn)脈沖P3和旁瓣抑制脈沖P2 組成，各脈沖信號(hào)的調(diào)制方式均是脈沖幅度調(diào)制PAM。若Pl脈沖幅度比P2脈沖幅度大，且大于9dB時(shí)，應(yīng)答機(jī)才應(yīng)答；否則不予應(yīng)答。P1、P2、P3脈沖寬度均為0. 8 μ s，Pl與P2間隔為2μ s，Pl與P3間隔為8 μ S。C模式的詢問(wèn)信號(hào)的格式同A模式詢問(wèn)信號(hào)，除了 Pl和Ρ3脈沖間隔為21 μ s。C 模式的詢問(wèn)信號(hào)格式仍如附圖5所示。如附圖6所示，S模式的詢問(wèn)信號(hào)由詢問(wèn)脈沖Ρ1、詢問(wèn)脈沖Ρ2、信息塊脈沖Ρ6和旁瓣抑制脈沖Ρ5組成。Pl與Ρ2間隔為2 μ s，Ρ2與Ρ6間隔為1. 5 μ s。PI、Ρ2、P5脈沖信號(hào)的調(diào)制方式均是PAM，脈寬均為0. 8μ s ；Ρ6脈沖信號(hào)的調(diào)制方式是差分相移鍵控DPSK，脈寬為16. 25μ s或30. 25 μ s, Ρ6內(nèi)部有相位的反轉(zhuǎn)，用來(lái)攜帶信息，第一個(gè)相位反轉(zhuǎn)出現(xiàn)在 Ρ6的上升沿后的1. 25μ s處，稱作“同步相位反轉(zhuǎn)”，作為對(duì)Ρ6內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)的時(shí)鐘同步以及應(yīng)答信號(hào)發(fā)射的時(shí)間參考。Ρ5旁瓣抑制脈沖與Ρ6的“同步相位反轉(zhuǎn)”位置在時(shí)間上重疊，若Ρ5幅度強(qiáng)于Ρ6幅度，應(yīng)答機(jī)因檢測(cè)不到“同步相位反轉(zhuǎn)”的相位而不應(yīng)答；若Ρ5 幅度弱于Ρ6幅度，應(yīng)答機(jī)可檢測(cè)到“同步相位反轉(zhuǎn)”的相位而應(yīng)答。如附圖7所示，在A模式下，Pl與Ρ3間隔為8 μ s ；在C模式下，Pl與P3間隔為 21 μ s ；在S模式下，Pl與Ρ6間隔為3. 5 μ S。在三種模式下，Pl與Ρ2間隔均為2 μ s，即Pl 脈沖與P2脈沖出現(xiàn)的相對(duì)位置對(duì)于三種模式都相同。三種模式的各個(gè)脈沖的出現(xiàn)位置，按時(shí)間先后依次為Pl脈沖、P2脈沖、P6脈沖的上升沿、P6脈沖的“同步相位反轉(zhuǎn)”、A模式P3 脈沖、C模式P3脈沖。相關(guān)的專利文獻(xiàn)，例如，中國(guó)專利《一種利用S模式應(yīng)答機(jī)的飛機(jī)應(yīng)答機(jī)著陸系統(tǒng)》(專利號(hào)200720310745. 3)、中國(guó)專利《應(yīng)答器著陸系統(tǒng)》(申請(qǐng)?zhí)?1812M3. 3)、中國(guó)專利《模式S 二次雷達(dá)測(cè)試應(yīng)答機(jī)》(申請(qǐng)?zhí)?00920082M6. 2)、中國(guó)專利《機(jī)載應(yīng)答機(jī)A/C模式應(yīng)答信號(hào)的識(shí)別方法》(申請(qǐng)?zhí)?01010563658.幻，所公開(kāi)的技術(shù)方案都與本發(fā)明無(wú)重合之處。
上述中國(guó)專利文獻(xiàn)以及現(xiàn)有的空管應(yīng)答機(jī)及空管應(yīng)答機(jī)對(duì)詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別方法存在如下缺點(diǎn)1)在國(guó)內(nèi)外，一些空管應(yīng)答機(jī)仍采用模擬中頻處理；2)在公開(kāi)的文獻(xiàn)資料中，對(duì)于空管應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答信號(hào)與詢問(wèn)信號(hào)之間時(shí)間差的要求是A模式或C模式均為士0.5 μ s，S模式為士0. 25 μ s;根據(jù)二次雷達(dá)的測(cè)距公式，折算為對(duì)測(cè)距準(zhǔn)確度的要求即Α模式或C模式均為士 150m，S模式為士 75m;因此測(cè)距的準(zhǔn)確度較低，可提高的空間較大；3)若將A模式、C模式和S模式的空管應(yīng)答機(jī)硬件拼合成可同時(shí)并行工作的三模式應(yīng)答機(jī)，則缺點(diǎn)有二條，第一條是硬件資源重復(fù)配置，造成資源的閑置和浪費(fèi)；第二條是實(shí)際出現(xiàn)概率極低的情況是三種模式的詢問(wèn)信號(hào)同時(shí)到達(dá)空管應(yīng)答機(jī)的天線處，則信號(hào)必然相互交疊，信號(hào)特征已被破壞，導(dǎo)致空管應(yīng)答機(jī)對(duì)哪種模式的詢問(wèn)信號(hào)都不能識(shí)別； 因此硬件拼合的這種實(shí)現(xiàn)方法不可??；實(shí)際出現(xiàn)概率極高的情況是三種模式的詢問(wèn)信號(hào)不同時(shí)到達(dá)空管應(yīng)答機(jī)的天線處，各個(gè)信號(hào)仍保持各自應(yīng)有的信號(hào)特征，可以采用一個(gè)流程實(shí)現(xiàn)對(duì)三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)與識(shí)別，達(dá)到硬件資源共享的目的，但在公開(kāi)的文獻(xiàn)資料中，只介紹了 A模式、C模式和 S模式的詢問(wèn)信號(hào)的信號(hào)特征，卻沒(méi)有提及采用一個(gè)流程實(shí)現(xiàn)對(duì)三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)與識(shí)別方法；4)射頻詢問(wèn)信號(hào)在空間傳輸后到達(dá)空管應(yīng)答機(jī)的天線處，該信號(hào)會(huì)產(chǎn)生一定程度的變化，且信號(hào)疊加了空間的各種干擾，但在公開(kāi)的文獻(xiàn)資料中，未提及抗干擾的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，針對(duì)上述實(shí)際出現(xiàn)概率極高的情況，提出一種三模式空管應(yīng)答機(jī)及對(duì)三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別方法，可以提高三模式空管應(yīng)答機(jī)三種工作模式的測(cè)距準(zhǔn)確度，并增強(qiáng)空管應(yīng)答機(jī)的抗干擾能力和容差適應(yīng)性。本發(fā)明的技術(shù)原理是該三模式空管應(yīng)答機(jī)先將該射頻詢問(wèn)信號(hào)下變頻為中頻詢問(wèn)信號(hào)，進(jìn)行中頻數(shù)字正交處理，求出基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位，依據(jù)其幅度和相位，根據(jù)三種模式詢問(wèn)信號(hào)內(nèi)部各個(gè)脈沖的共同特征和專有特征，例如脈沖幅度、脈沖寬度、脈沖間距、脈內(nèi)相位跳變等特征，通過(guò)一個(gè)包含數(shù)個(gè)分支的流程，檢測(cè)并識(shí)別該詢問(wèn)信號(hào)的所屬模式，從而按時(shí)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模式的應(yīng)答。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為1)提供一種三模式空管應(yīng)答機(jī)，包括收發(fā)單元、信號(hào)處理單元、天線和饋線，其中， 信號(hào)處理單元包括載波同步模塊、三模式識(shí)別檢測(cè)模塊、應(yīng)答信號(hào)形成模塊，該載波同步模塊處理收發(fā)單元接收到的詢問(wèn)信號(hào)，輸出基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位到三模式識(shí)別檢測(cè)模塊，該三模式識(shí)別檢測(cè)模塊輸出模式選擇信號(hào)到應(yīng)答信號(hào)形成模塊，該應(yīng)答信號(hào)形成模塊根據(jù)識(shí)別的模式按時(shí)發(fā)出相應(yīng)的基帶應(yīng)答信號(hào)。該信號(hào)處理單元還包括A/D模塊、AGC自動(dòng)增益控制模塊、AFC自動(dòng)頻率控制模塊、 數(shù)據(jù)接口模塊、收發(fā)控制模塊，其中，A/D模塊對(duì)收發(fā)單元輸出的中頻詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行采樣量化，輸出數(shù)字中頻詢問(wèn)信號(hào)分別給載波同步模塊和AGC模塊；AGC自動(dòng)增益控制模塊對(duì)數(shù)字中頻詢問(wèn)信號(hào)的幅度高低進(jìn)行計(jì)算，輸出AGC控制信號(hào)到收發(fā)單元；AFC自動(dòng)頻率控制模塊接收載波同步模塊產(chǎn)生的I、Q正交數(shù)據(jù)，并輸出數(shù)控振蕩器NCO的調(diào)節(jié)信號(hào)給載波同步模塊；數(shù)據(jù)接口模塊將上行信息輸出給外部設(shè)備，并將下行信息從外部設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳輸給應(yīng)答信號(hào)形成模塊；收發(fā)控制模塊接收三模式檢測(cè)識(shí)別模塊產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)，并向收發(fā)單元輸出收發(fā)分時(shí)及轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。該信號(hào)處理單元還包括位同步及抽樣判決模塊、S模式DPSK解調(diào)模塊、上行信息解碼模塊，其中，位同步及抽樣判決模塊根據(jù)基帶詢問(wèn)信號(hào)的相位進(jìn)行位同步和抽樣判決， 輸出同步控制信號(hào)給上行信息解碼子模塊；上行信息解碼子模塊依據(jù)D0-181D協(xié)議進(jìn)行S 模式上行信息的解碼，將已解析的上行信息存儲(chǔ)并輸出給數(shù)據(jù)接口模塊；S模式DPSK解調(diào)模塊對(duì)S模式的詢問(wèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行DPSK解調(diào)，并將已解調(diào)的數(shù)據(jù)輸出給上行信息解碼子模塊。本發(fā)明信號(hào)處理單元實(shí)現(xiàn)的功能有對(duì)來(lái)自收發(fā)單元的中頻詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行A/D采樣、數(shù)字下變頻等數(shù)字正交處理、AFC控制，根據(jù)求出的基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值和相位值對(duì)三種模式的詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，并按識(shí)別的模式按時(shí)發(fā)出相應(yīng)模式的基帶應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)單元。本發(fā)明三模式檢測(cè)識(shí)別模塊實(shí)現(xiàn)的功能有檢測(cè)并識(shí)別三種模式的詢問(wèn)信號(hào)，按識(shí)別的模式選通相應(yīng)模式的應(yīng)答，產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)，控制應(yīng)答信號(hào)的發(fā)出時(shí)刻，控制收發(fā)分時(shí)及轉(zhuǎn)換信號(hào)的發(fā)出時(shí)刻；在檢測(cè)過(guò)程中，只在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)對(duì)信號(hào)特征進(jìn)行檢測(cè)，提高了抗干擾能力；在檢測(cè)過(guò)程中，在一定范圍的時(shí)間段內(nèi)對(duì)信號(hào)特征進(jìn)行檢測(cè)，提高了容差適應(yīng)性；在檢測(cè)過(guò)程中，只在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)提高處理時(shí)鐘速度，在不大幅增大處理運(yùn)算量的前提條件下，提高了測(cè)距準(zhǔn)確度。2)提供一種三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別方法，應(yīng)答機(jī)處于接收狀態(tài)時(shí)，按處理時(shí)鐘節(jié)拍把基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值和相位值輸入給三模式檢測(cè)識(shí)別模塊，該模塊按照應(yīng)答機(jī)實(shí)際底噪的高低，預(yù)先設(shè)定一個(gè)底噪門限值，判斷信號(hào)幅度值的有效性，若有效則繼續(xù)依據(jù)A模式、C模式、S模式詢問(wèn)信號(hào)脈沖特征的差異，判斷該詢問(wèn)所屬的模式，從而控制其它模塊按時(shí)回復(fù)相應(yīng)的應(yīng)答。對(duì)于A模式或C模式，利用基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值，檢測(cè)P1、 P2、P3的脈沖幅度、脈沖寬度、各個(gè)脈沖的相對(duì)位置；對(duì)于S模式，利用基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值和相位值，檢測(cè)P1、P2的脈沖幅度、P1、P2的脈沖寬度、P6脈沖上升沿、P6脈沖的相位第一次跳變點(diǎn)、各脈沖的特征點(diǎn)的相對(duì)位置。應(yīng)答信號(hào)與詢問(wèn)信號(hào)之間時(shí)間差的準(zhǔn)確是確保應(yīng)答機(jī)測(cè)距準(zhǔn)確的關(guān)鍵參數(shù)，該時(shí)間差可分解為兩個(gè)要素能否準(zhǔn)確找出應(yīng)答信號(hào)的“延時(shí)基準(zhǔn)”時(shí)刻；能否精準(zhǔn)延時(shí)及到時(shí)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)。對(duì)中頻詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字正交處理的處理時(shí)鐘的高低決定了要素一，進(jìn)行延時(shí)及到時(shí)發(fā)出基帶應(yīng)答信號(hào)的延時(shí)時(shí)鐘的高低決定了要素二。時(shí)鐘速度越高則準(zhǔn)確度越高，但提高處理時(shí)鐘會(huì)增大信號(hào)處理單元的處理運(yùn)算量，并加大實(shí)現(xiàn)的難度和功耗，而且在絕大部分時(shí)間里，因提高處理時(shí)鐘而多得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是無(wú)用且必須丟棄的；提高延時(shí)時(shí)鐘相對(duì)很少增加信號(hào)處理單元的處理運(yùn)算量。因此提高測(cè)距準(zhǔn)確度的方法有二條在檢測(cè)詢問(wèn)信號(hào)時(shí)，絕大部分時(shí)間不提高處理時(shí)鐘，只在包含詢問(wèn)信號(hào)的“延時(shí)基準(zhǔn)”在內(nèi)的小段時(shí)間里，提高處理時(shí)鐘，以及提高延時(shí)時(shí)鐘。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1)基于數(shù)字信號(hào)處理；
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2)抗干擾能力很強(qiáng)設(shè)置特征檢測(cè)窗口，在詢問(wèn)信號(hào)的特征位置打開(kāi)窗口，進(jìn)行脈沖特征檢測(cè)，在其余處關(guān)閉窗口不予檢測(cè)；3)對(duì)詢問(wèn)信號(hào)內(nèi)部各個(gè)脈沖的容差或畸變有較強(qiáng)的容差適應(yīng)性在檢測(cè)的同時(shí)可以濾除寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖，而且不單獨(dú)占用時(shí)間、不單獨(dú)占用硬件資源；可以容許各個(gè)脈沖的寬度的真實(shí)值與理論值存在一定范圍的正負(fù)偏差；可以容許并適應(yīng)各個(gè)脈沖的相對(duì)位置的真實(shí)值與理論值存在一定范圍的正負(fù)偏差；4)測(cè)距準(zhǔn)確度得到提高提高了應(yīng)答信號(hào)與詢問(wèn)信號(hào)之間時(shí)間差的準(zhǔn)確度；5)硬件資源共享對(duì)三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)與識(shí)別共用一個(gè)流程。


圖1是本發(fā)明三模式空管應(yīng)答機(jī)的原理框圖；圖2是本發(fā)明三模式空管應(yīng)答機(jī)的模塊組成框圖；圖3是本發(fā)明信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別流程圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中A模式或C模式詢問(wèn)信號(hào)格式的示意圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)中S模式詢問(wèn)信號(hào)格式的示意圖；圖7是現(xiàn)有技術(shù)中三種模式的各個(gè)脈沖相對(duì)出現(xiàn)位置示意圖；圖8是本發(fā)明三種模式應(yīng)答信號(hào)與詢問(wèn)信號(hào)的時(shí)序關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參照附圖1，本發(fā)明三模式空管應(yīng)答機(jī)包括收發(fā)單元、信號(hào)處理單元、電源單元、天線、饋線。其中，天線通過(guò)饋線與收發(fā)單元的射頻I/O端口相連接。收發(fā)單元包含接收支路、 發(fā)射支路、頻率源、環(huán)形器，通過(guò)環(huán)形器共用收發(fā)單元的射頻I/O端口，實(shí)現(xiàn)接收、發(fā)射兩支路分時(shí)工作；頻率源為接收支路和發(fā)射支路提供參考頻率，并為信號(hào)處理單元提供參考時(shí)鐘；接收支路將來(lái)自天線的射頻詢問(wèn)信號(hào)下變頻為中頻詢問(wèn)信號(hào)輸出給信號(hào)處理單元；發(fā)射支路將來(lái)自信號(hào)處理單元的基帶應(yīng)答信號(hào)調(diào)制放大成射頻應(yīng)答信號(hào)輸出給天線。信號(hào)處理單元對(duì)接收的中頻詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行處理，輸出基帶應(yīng)答信號(hào)，并輸出AGC控制信號(hào)、收發(fā)控制信號(hào)到收發(fā)單元，信號(hào)處理單元具有RS422數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)與其它外部設(shè)備的連接。電源單元分別為收發(fā)單元和信號(hào)處理單元供電。參照附圖2和3，本發(fā)明信號(hào)處理單元包括A/D模塊、Costas環(huán)模塊、AFC自動(dòng)頻率控制模塊、三模式檢測(cè)識(shí)別模塊、S模式DPSK解調(diào)模塊、S模式上行信息解碼模塊、S模式位同步及抽樣判決模塊、收發(fā)控制模塊、A模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊、C模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊、S模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊、AGC自動(dòng)增益控制模塊、RS422數(shù)據(jù)接口模塊。系統(tǒng)的工作過(guò)程為1)收發(fā)單元處于接收狀態(tài)，收發(fā)單元將輸入的射頻詢問(wèn)信號(hào)下變頻成中頻詢問(wèn)信
9號(hào)，輸出給信號(hào)處理單元；2)信號(hào)處理單元將來(lái)自收發(fā)單元的中頻詢問(wèn)信號(hào)輸入給A/D模塊執(zhí)行采樣量化， 變?yōu)閿?shù)字中頻信號(hào)，分別送入Costas環(huán)模塊和AGC模塊，AGC模塊根據(jù)該信號(hào)幅度的高低進(jìn)行計(jì)算，輸出AGC控制信號(hào)以調(diào)整收發(fā)單元的接收支路的增益；Costas環(huán)模塊對(duì)數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻和載波相位同步，以CORDIC算法求出基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位， Costas環(huán)模塊向AFC模塊輸出I和Q數(shù)據(jù)，而AFC模塊調(diào)節(jié)Costas環(huán)模塊內(nèi)部的數(shù)控振蕩器NCO以達(dá)到載波頻率同步，Costas環(huán)模塊向三模式檢測(cè)識(shí)別模塊輸出基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位，三模式檢測(cè)識(shí)別模塊對(duì)三種模式的詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，并輸出模式選擇信號(hào)到A模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊、C模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊、S模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊，按照識(shí)別的模式從這三個(gè)子模塊之中選定一個(gè)子模塊，控制該子模塊按時(shí)發(fā)出基帶應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)單元，收發(fā)控制模塊依據(jù)三模式檢測(cè)識(shí)別模塊產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)向收發(fā)單元輸出收發(fā)分時(shí)及轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。A模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊的功能是進(jìn)行A模式下行信息的編碼和應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制，C模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊的功能是進(jìn)行C模式下行信息的編碼和應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制，S模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊的功能是依據(jù)D0-181D協(xié)議進(jìn)行S模式下行信息的編碼和應(yīng)答數(shù)據(jù)PPM調(diào)制，DPSK解調(diào)模塊得到 Costas環(huán)模塊輸出的基帶詢問(wèn)信號(hào)的相位，進(jìn)行S模式詢問(wèn)數(shù)據(jù)的DPSK解調(diào)，在位同步及抽樣判決模塊的同步控制下，上行信息解碼模塊依據(jù)D0-181D協(xié)議對(duì)已解調(diào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行上行信息解碼，得到S模式的上行信息后，存儲(chǔ)并通過(guò)RS422數(shù)據(jù)接口模塊輸出給外部設(shè)備， 下行信息由外部設(shè)備通過(guò)RS422串口輸入，分別送給A模式、C模式、S模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊。3)收發(fā)單元接收來(lái)自信號(hào)處理單元的基帶應(yīng)答信號(hào)，并受到收發(fā)分時(shí)及轉(zhuǎn)換信號(hào)的控制，收發(fā)單元置于發(fā)射狀態(tài)，將基帶應(yīng)答信號(hào)對(duì)載波調(diào)制放大成射頻應(yīng)答信號(hào)發(fā)射，發(fā)射完畢收發(fā)單元返回接收狀態(tài)。參照附圖4，本發(fā)明三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別方法的具體實(shí)現(xiàn)流程主要包括一個(gè)三模式公共主干和二個(gè)分支，這二個(gè)分支是S模式分支、A模式及C模式分支；A模式及C模式分支包括一個(gè)A模式及C模式子公共主干、一個(gè)A模式子分支、一個(gè)C模式子分支。該流程首先進(jìn)入的是三模式公共主干，A模式及C模式分支中先進(jìn)入的是A模式及C 模式子公共主干；三模式公共主干應(yīng)答機(jī)處于“等待接收”穩(wěn)態(tài)，判斷基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值是否有效，若有效，則檢測(cè)Pl脈沖是否有效，若Pl脈沖有效，則等待到達(dá)Td2- Δ T時(shí)刻，將Pl脈沖上升沿的出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SKl，Td2 = SKl+2y s, ΔΤ ^0. Iys或按需選擇，然后檢測(cè)P2 脈沖是否有效，若P2脈沖有效，則比較P2脈沖與Pl脈沖的幅度，若(Pl脈沖幅度-P2脈沖幅度)> 9dB，則進(jìn)入A模式及C模式分支，若(Pl脈沖幅度-P2脈沖幅度)彡9dB,則進(jìn)入 S模式分支，若P2脈沖無(wú)效，則也進(jìn)入A模式及C模式分支；S模式分支等待到達(dá)Td6_ Δ T時(shí)刻，Td6 = SK1+3. 5 μ s，檢測(cè)P6脈沖的上升沿是否有效，若有效，則將P6脈沖上升沿的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK6，等待到達(dá)T6SYN-Δ T6時(shí)刻，T6SYN = SK6+1. 25 μ s, Δ Τ6 ^ 0. 05 μ s或按需選擇，檢測(cè)“同步相位反轉(zhuǎn)”是否有效， 若有效則認(rèn)定為S模式，并將該“同步相位反轉(zhuǎn)”的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK6SYN ；然后進(jìn)行S模式詢問(wèn)數(shù)據(jù)DPSK解調(diào)、上行信息解碼、下行信息編碼、應(yīng)答數(shù)據(jù)PPM調(diào)制，等待到達(dá)SK6SYN+TGS時(shí)刻，發(fā)出S模式基帶應(yīng)答信號(hào)，其中，TGS = TS-(收發(fā)模塊和饋線信道對(duì)詢問(wèn)及應(yīng)答信號(hào)的總延時(shí))，TS =5PS;A模式及C模式子公共主干等待到達(dá)Td3A_ Δ T時(shí)亥lj，Td3A = SK1+8 μ s，檢測(cè)P3 脈沖是否有效，若有效則進(jìn)入A模式子分支，若無(wú)效則進(jìn)入C模式子分支；A模式子分支認(rèn)定為A模式，將P3脈沖上升沿的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK3A，然后進(jìn)行A模式下行信息編碼、應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制，等待到達(dá)SK3A+TG時(shí)刻，發(fā)出A模式基帶應(yīng)答信號(hào)；其中，TG = TAC-(收發(fā)模塊和饋線信道對(duì)詢問(wèn)及應(yīng)答信號(hào)的總延時(shí))，TAC = 3ys 士 0.5ys;C模式子分支等待到達(dá)Td3C_ Δ T時(shí)亥lj，Td3C = SK1+21 μ s,再次檢測(cè)P3脈沖是否有效，若有效則認(rèn)定為C模式，并將P3脈沖上升沿的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK3C，然后進(jìn)行C模式下行信息編碼、應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制，等待到達(dá)SK3C+TG時(shí)刻，發(fā)出C模式基帶應(yīng)答信號(hào)。上述各分支中若沒(méi)有提及“若無(wú)效則如何執(zhí)行”的情況均跳轉(zhuǎn)到“等待接收”處。參照附圖8，在本發(fā)明三種模式應(yīng)答信號(hào)與詢問(wèn)信號(hào)的時(shí)序關(guān)系中標(biāo)明了 S模式應(yīng)答信號(hào)的“延時(shí)基準(zhǔn)”是P6脈沖中的“同步相位反轉(zhuǎn)”，A模式或C模式應(yīng)答信號(hào)的“延時(shí)基準(zhǔn)”是P3脈沖的上升沿。參照附圖4和8，應(yīng)答機(jī)處于接收狀態(tài)信號(hào)處理單元的A/D采樣時(shí)鐘為CKA，數(shù)字下變頻、對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、采用CORDIC算法計(jì)算基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位的處理時(shí)鐘均為CKB，設(shè)CKA = 40MHz, CKB = IOMHz。三種模式詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別方法包括如下步驟1)應(yīng)答機(jī)處于接收狀態(tài) ，按照處理時(shí)鐘CKB的節(jié)拍，基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位輸入到三模式檢測(cè)識(shí)別模塊；2)判斷基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值是否有效若幅度值大于底噪門限值則判為有效， 繼續(xù)步驟3)，否則無(wú)效，跳至步驟1)；3)檢測(cè)Pl脈沖是否有效3a)檢測(cè)Pl脈沖的上升沿是否有效對(duì)在前后相鄰的兩個(gè)CKB時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若后面的幅度值減去前面的幅度值大于MG，則判為上升沿有效，將 Pl脈沖上升沿的出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK1，繼續(xù)步驟3b)，否則無(wú)效，跳至步驟1) ；MG代表脈沖幅度門限值，MG > OJfMG的取值要綜合考慮應(yīng)答機(jī)的接收靈敏度、收發(fā)單元的增益等因素；設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器1，時(shí)刻SKl是計(jì)數(shù)的起始時(shí)刻，計(jì)數(shù)時(shí)鐘為CKB，先后依次產(chǎn)生16 個(gè)時(shí)刻的定時(shí) Jel- Δ T.Tel+ Δ T、Td2_ Δ T、Td2+ Δ T,Te2- Δ T,Te2+ Δ T、Td6_ Δ T、Td6+ Δ Τ、 Td3A- Δ Τ、Td3A+ Δ Τ、Te3A- Δ Τ、Te3A+ Δ Τ、Td3C_ Δ Τ、Td3C+ Δ Τ、Te3C- Δ Τ、Te3C+ Δ Τ,當(dāng)跳至④時(shí)復(fù)位該計(jì)數(shù)器；3b)檢測(cè)Pl脈沖的下降沿是否有效對(duì)在前后間隔一個(gè)CKB時(shí)鐘的兩個(gè)CKB時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若前面的幅度值減去后面的幅度值大于MG，則判為下降沿有效；設(shè)該下降沿的理論出現(xiàn)時(shí)刻為hi，Tel = SK1+0. 8 μ s，在時(shí)刻Tel-Δ T打開(kāi)對(duì)該下降沿的檢測(cè)窗口，在時(shí)刻Tel+ΔΤ關(guān)閉對(duì)該下降沿的檢測(cè)窗口，對(duì)該下降沿檢測(cè)的持續(xù)時(shí)間是2 Δ Τ,若在該時(shí)段里找到下降沿有效則繼續(xù)步驟4)，若超時(shí)仍未找到則判為無(wú)效，跳至步驟1)；因此Pl脈沖的寬度容限為(0.8μ s-ΔΤ) (0.8μ s+ΔΤ)，脈沖寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖都判為無(wú)效脈沖，上述ΔΤ < 0. 1 μ s或按需選擇；4)檢測(cè)Ρ2脈沖是否有效4a)檢測(cè)P2脈沖的上升沿是否有效對(duì)在前后相鄰的兩個(gè)CKB時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若后面的幅度值減去前面的幅度值大于MG，則判為上升沿有效(即與Pl脈沖上升沿的檢測(cè)方法相同)，設(shè)該上升沿的理論出現(xiàn)時(shí)刻為Td2，Td2 = SK1+2 μ s，在時(shí)刻Td2- Δ T打開(kāi)對(duì)該上升沿的檢測(cè)窗口，在時(shí)刻Td2+ Δ T關(guān)閉對(duì)該上升沿的檢測(cè)窗口，對(duì)該上升沿檢測(cè)的持續(xù)時(shí)間是2 Δ Τ,若在該時(shí)段里找到上升沿有效則繼續(xù)步驟 4b)，若超時(shí)仍未找到則判為無(wú)效，跳至步驟9)；4b)在從時(shí)刻Te2_ Δ T到時(shí)刻Te2+ Δ Τ,檢測(cè)Ρ2脈沖的下降沿是否有效對(duì)在前后間隔一個(gè)CKB時(shí)鐘的兩個(gè)CKB時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若前面的幅度值減去后面的幅度值大于MG，則判為下降沿有效(即與Pl脈沖下降沿的檢測(cè)方法相同)；設(shè)該下降沿的理論出現(xiàn)時(shí)刻為Te2，Te2 = SK1+2. 8 μ s，若有效則繼續(xù)步驟5)，否則跳至步驟 9)；因此P2脈沖的寬度容限為(0.8μ8-2ΔΤ) (0.8μ S+2AT)，脈沖寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖都判為無(wú)效脈沖；5)將Ρ2脈沖幅度值與Pl脈沖幅度值進(jìn)行比較，判斷Pl脈沖幅度比Ρ2脈沖幅度是否大9dB，是則跳至步驟9)，否則繼續(xù)步驟6)；6)在從時(shí)刻Td6_ Δ T到時(shí)刻Td6+ Δ Τ,檢測(cè)Ρ6脈沖的上升沿是否有效對(duì)在前后相鄰的兩個(gè)CKB時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若后面的幅度值減去前面的幅度值大于MG，則判為上升沿有效(即與Ρ2脈沖上升沿的檢測(cè)方法相同)；設(shè)該上升沿的理論出現(xiàn)時(shí)刻為Td6，Td6 = SK1+3. 5μ s，若有效則將P6脈沖上升沿的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為 SK6，繼續(xù)步驟7)，若無(wú)效則跳至步驟1)；設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器2，時(shí)刻SK6是計(jì)數(shù)的起始時(shí)刻，計(jì)數(shù)時(shí)鐘為CKB，產(chǎn)生2個(gè)時(shí)刻的定時(shí)T6SYN-AT6、T6SYN+AT6，當(dāng)跳至 時(shí)復(fù)位該計(jì)數(shù)器；7)檢測(cè)“同步相位反轉(zhuǎn)”是否有效在從時(shí)刻T6SYN- Δ Τ6到時(shí)刻T6SYN+ Δ Τ6，把處理時(shí)鐘的速度從CKB提高到CKA，對(duì)采樣數(shù)據(jù)不進(jìn)行抽取，把在前后相鄰的兩個(gè)CKA時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)相位值進(jìn)行比較，若后面的相位值與前面的相位值第一次出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，即表示Ρ6脈沖中的“同步相位反轉(zhuǎn)”有效，若有效則將“同步相位反轉(zhuǎn)”的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK6SYN，繼續(xù)步驟8)，若無(wú)效則跳至步驟1)；“同步相位反轉(zhuǎn)”的理論出現(xiàn)時(shí)刻為T6SYN， T6SYN = SK6+1. 25 μ s，對(duì)其檢測(cè)的持續(xù)時(shí)間是2 Δ T6，上述Δ Τ6彡0. 05 μ s或按需選擇；時(shí)刻SK6SYN是S模式的“延時(shí)基準(zhǔn)”，以計(jì)數(shù)的方法延時(shí)TGS，計(jì)數(shù)時(shí)鐘為CKA，到時(shí)則發(fā)出S 模式應(yīng)答信號(hào)，即設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器3，以時(shí)刻SK6SYN作為起始時(shí)刻，產(chǎn)生S模式應(yīng)答信號(hào)的發(fā)出時(shí)刻的定時(shí)SK6SYN+TGS，定時(shí)結(jié)束時(shí)復(fù)位該計(jì)數(shù)器，上述TGS = TS-(收發(fā)模塊和饋線信道對(duì)詢問(wèn)及應(yīng)答信號(hào)的總延時(shí))，上述TS = 1 μ s±0. 25 μ s ；當(dāng)處理時(shí)鐘從IOMHz 提高到40MHz時(shí)，測(cè)距準(zhǔn)確度則從30m改善到7. 5m ；8)在TGS時(shí)段內(nèi)，信號(hào)處理單元完成對(duì)P6脈沖進(jìn)行S模式詢問(wèn)數(shù)據(jù)DPSK解調(diào)， 上行信息解碼，下行信息編碼，應(yīng)答數(shù)據(jù)PPM調(diào)制，在時(shí)刻SK6SYN+TGS發(fā)出S模式基帶應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)單元，在發(fā)出該應(yīng)答信號(hào)時(shí)置應(yīng)答機(jī)于發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射結(jié)束跳至步驟1)；9)檢測(cè)A模式的P3脈沖是否有效9a)在從時(shí)刻Td3A-AT到時(shí)刻Td3A+AT，檢測(cè)P3脈沖的上升沿是否有效把處CN 102435982 A
說(shuō)明書
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理時(shí)鐘的速度從CKB提高到CKA，對(duì)采樣數(shù)據(jù)不進(jìn)行抽取，設(shè)該上升沿的理論出現(xiàn)時(shí)刻為 Td3A，Td3A = SK1+8 μ s，在連續(xù)的五個(gè)CKA時(shí)鐘，對(duì)在前后相鄰的兩個(gè)時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若后面的幅度值大于前面的幅度值，連續(xù)有四次則判為上升沿有效， 若有效則將第三個(gè)CKA時(shí)鐘作為該上升沿真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK3A，繼續(xù)步驟9b)，若無(wú)效則跳至步驟11)；時(shí)刻SK3A是A模式的“延時(shí)基準(zhǔn)”，以計(jì)數(shù)的方法延時(shí)TG，計(jì)數(shù)時(shí)鐘為CKA， 到時(shí)則發(fā)出A模式應(yīng)答信號(hào)，即設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器4，以時(shí)刻SK3A作為起始時(shí)刻，產(chǎn)生A 模式應(yīng)答信號(hào)的發(fā)出時(shí)刻的定時(shí)SK3A+TG，定時(shí)結(jié)束時(shí)復(fù)位該計(jì)數(shù)器，上述TG = TAC-(收發(fā)模塊和饋線信道對(duì)詢問(wèn)及應(yīng)答信號(hào)的總延時(shí))，上述TAC = 3 μ s士0. 5 μ s ；9b)在從時(shí)刻Te3A_ Δ T到時(shí)刻Te3A+ Δ Τ,檢測(cè)Ρ3脈沖的下降沿是否有效對(duì)在前后間隔一個(gè)CKB時(shí)鐘的兩個(gè)CKB時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若前面的幅度值減去后面的幅度值大于MG，則判為下降沿有效(即與Pl脈沖下降沿的檢測(cè)方法相同)； 設(shè)該下降沿的理論出現(xiàn)時(shí)刻為Te3A，Te3A = SK1+8. 8 μ s，若有效則繼續(xù)步驟10)，若無(wú)效則跳至步驟11) ；P3脈沖的寬度容限為(0.8μ8-2ΔΤ) (0.8μ S+2AT)，脈沖寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖都判為無(wú)效；10)在TG時(shí)段內(nèi)，信號(hào)處理單元完成Α模式的下行信息編碼，應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制， 在時(shí)刻SK3A+TG發(fā)出A模式基帶應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)單元，在發(fā)出該應(yīng)答信號(hào)時(shí)置應(yīng)答機(jī)于發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射結(jié)束跳至步驟1)；11)檢測(cè)C模式的Ρ3脈沖是否有效Ila)在從時(shí)刻Td3C_ Δ T到時(shí)刻Td3C+ Δ Τ,檢測(cè)Ρ3脈沖的上升沿是否有效把處理時(shí)鐘的速度從CKB提高到CKA，對(duì)采樣數(shù)據(jù)不進(jìn)行抽取，設(shè)該上升沿的理論出現(xiàn)時(shí)刻為 Td3C，Td3C = SKl+21y s，與步驟9a)類似，在連續(xù)的五個(gè)CKA時(shí)鐘，對(duì)在前后相鄰的兩個(gè)時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若后面的幅度值大于前面的幅度值，連續(xù)有四次則判為上升沿有效，若有效則將第三個(gè)CKA時(shí)鐘作為該上升沿真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK3C， 繼續(xù)步驟lib)，若無(wú)效則跳至步驟1)；時(shí)刻SK3C是C模式的“延時(shí)基準(zhǔn)”，以計(jì)數(shù)的方法延時(shí)TG，計(jì)數(shù)時(shí)鐘為CKA，到時(shí)則發(fā)出C模式應(yīng)答信號(hào)，即設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器5，以時(shí)刻SK3C 作為起始時(shí)刻，產(chǎn)生C模式應(yīng)答信號(hào)的發(fā)出時(shí)刻的定時(shí)SK3C+TG，定時(shí)結(jié)束時(shí)復(fù)位該計(jì)數(shù)器；lib)在從時(shí)刻Te3C_AT到時(shí)刻Te3C+AT，檢測(cè)P3脈沖的下降沿是否有效對(duì)在前后間隔一個(gè)CKB時(shí)鐘的兩個(gè)CKB時(shí)鐘得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)幅度值進(jìn)行比較，若前面的幅度值減去后面的幅度值大于MG，則判為下降沿有效(即與Pl脈沖下降沿的檢測(cè)方法相同)；設(shè)該下降沿的理論出現(xiàn)時(shí)刻為Te3C，Te3C = SK1+21. 8 μ s，若有效則繼續(xù)步驟12)，若無(wú)效則跳至步驟1) ；P3脈沖的寬度容限為(0.8μ8-2ΔΤ) (0.8μ S+2AT)，脈沖寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖都判為無(wú)效；12)在TG時(shí)段內(nèi)，信號(hào)處理單元完成C模式的下行信息編碼，應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制， 在時(shí)刻SK3C+TG發(fā)出C模式基帶應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)單元，在發(fā)出該應(yīng)答信號(hào)時(shí)置應(yīng)答機(jī)于發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射結(jié)束跳至步驟1)。
權(quán)利要求
1.一種三模式空管應(yīng)答機(jī)，包括收發(fā)單元、信號(hào)處理單元、天線、饋線，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括載波同步模塊、三模式識(shí)別檢測(cè)模塊、應(yīng)答信號(hào)形成模塊，所述載波同步模塊處理所述收發(fā)單元接收到的詢問(wèn)信號(hào)，輸出基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位到所述三模式識(shí)別檢測(cè)模塊，所述三模式識(shí)別檢測(cè)模塊輸出模式選擇信號(hào)到所述應(yīng)答信號(hào)形成模塊， 所述應(yīng)答信號(hào)形成模塊根據(jù)識(shí)別的模式按時(shí)發(fā)出相應(yīng)的基帶應(yīng)答信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，所述載波同步模塊采用Costas環(huán)，對(duì)數(shù)字中頻詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻和載波相位同步，并計(jì)算所述基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，所述載波同步模塊采用CORDIC算法計(jì)算所述基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，所述三模式檢測(cè)識(shí)別模塊包括三模式公共主干子模塊、S模式分支子模塊、A模式及C模式分支子模塊；所述三模式公共主干子模塊用于執(zhí)行三模式檢測(cè)流程中三種模式共用的流程部分判斷所述基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值是否有效，若有效，則檢測(cè)Pl脈沖是否有效，若Pl脈沖有效，則將Pl脈沖上升沿的出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SKl，等待到達(dá)Td2-Δ T時(shí)刻，Td2 = SKl+2y s, Δ T < 0. 1 μ s或按需選擇，然后檢測(cè)Ρ2脈沖是否有效，若Ρ2脈沖有效，則比較Ρ2脈沖與 Pl脈沖的幅度，若(Pl脈沖幅度-Ρ2脈沖幅度)> 9dB，則進(jìn)入所述A模式及C模式分支子模塊，若(Pl脈沖幅度-P2脈沖幅度)< 9dB，則進(jìn)入所述S模式分支子模塊，若P2脈沖無(wú)效，則也進(jìn)入所述A模式及C模式分支子模塊；所述S模式分支子模塊用于執(zhí)行三模式檢測(cè)流程中S模式專用的流程部分等待到達(dá)Td6-AT時(shí)刻，Td6 = 31(1+3.51^，檢測(cè)P6脈沖的上升沿是否有效，若有效，則將P6脈沖上升沿的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK6，等待到達(dá)T6SYN-AT6時(shí)刻，T6SYN = SK6+1. 25 μ s， Δ T6 < 0. 05 μ s或按需選擇，檢測(cè)“同步相位反轉(zhuǎn)”是否有效，若有效則認(rèn)定為S模式；所述A模式及C模式分支子模塊用于執(zhí)行三模式檢測(cè)流程中A模式及C模式共用或?qū)Ｓ玫牧鞒滩糠值却竭_(dá)Td3A- Δ T時(shí)刻，Td3A = SK1+8 μ s，檢測(cè)P3脈沖是否有效，若有效則認(rèn)定為A模式，若無(wú)效，則等待到達(dá)Td3C- Δ T時(shí)刻，Td3C = SK1+21 μ s,再次檢測(cè)P3脈沖是否有效，若有效則認(rèn)定為C模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，在檢測(cè)所述“同步相位反轉(zhuǎn)”和P3脈沖是否有效時(shí)，都要提高處理時(shí)鐘的速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，所述Pl脈沖、P2脈沖、P6脈沖、“同步相位反轉(zhuǎn)”以及P3脈沖是否有效的檢測(cè)，分別只在具有一定時(shí)長(zhǎng)的檢測(cè)窗口內(nèi)進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，所述應(yīng)答信號(hào)形成模塊包括A模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊、C模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊、S模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊；所述A模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊進(jìn)行A模式下行信息的編碼和應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制，并發(fā)出A模式基帶應(yīng)答信號(hào)到所述收發(fā)單元；所述C模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊進(jìn)行C模式下行信息的編碼和應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制，并發(fā)出C模式基帶應(yīng)答信號(hào)到所述收發(fā)單元；所述S模式基帶應(yīng)答信號(hào)形成子模塊依據(jù)D0-181D協(xié)議進(jìn)行S模式下行信息的編碼和應(yīng)答數(shù)據(jù)PPM調(diào)制，并發(fā)出S模式基帶應(yīng)答信號(hào)到所述收發(fā)單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元還包括A/D模塊、AGC 自動(dòng)增益控制模塊、AFC自動(dòng)頻率控制模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、收發(fā)控制模塊；所述A/D模塊對(duì)所述收發(fā)單元輸出的中頻詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行采樣量化，輸出數(shù)字中頻詢問(wèn)信號(hào)分別給所述載波同步模塊和AGC模塊；所述AGC自動(dòng)增益控制模塊對(duì)所述數(shù)字中頻詢問(wèn)信號(hào)的幅度高低進(jìn)行計(jì)算，輸出AGC 控制信號(hào)到所述收發(fā)單元；所述AFC自動(dòng)頻率控制模塊接收所述載波同步模塊產(chǎn)生的I、Q正交數(shù)據(jù)，并輸出數(shù)控振蕩器NCO的調(diào)節(jié)信號(hào)給所述載波同步模塊；所述數(shù)據(jù)接口模塊將上行信息輸出給外部設(shè)備，并將下行信息從所述外部設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳輸給所述應(yīng)答信號(hào)形成模塊；所述收發(fā)控制模塊接收所述三模式檢測(cè)識(shí)別模塊產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)，并向所述收發(fā)單元輸出收發(fā)分時(shí)及轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接口是RS422串口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的應(yīng)答機(jī)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元還包括位同步及抽樣判決模塊、S模式DPSK解調(diào)模塊、上行信息解碼模塊；所述位同步及抽樣判決模塊根據(jù)所述基帶詢問(wèn)信號(hào)的相位進(jìn)行位同步和抽樣判決，輸出同步控制信號(hào)給所述上行信息解碼模塊；所述上行信息解碼模塊依據(jù)D0-181D協(xié)議進(jìn)行S模式上行信息的解碼，將已解析的上行信息存儲(chǔ)并輸出給數(shù)據(jù)接口模塊；所述S模式DPSK解調(diào)模塊對(duì)S模式的詢問(wèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行DPSK解調(diào)，并將已解調(diào)的數(shù)據(jù)輸出給所述上行信息解碼模塊。
11.一種檢測(cè)和識(shí)別三種模式詢問(wèn)信號(hào)的方法，其特征在于，包括如下步驟1)應(yīng)答機(jī)處于接收狀態(tài)，將基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度和相位輸入到三模式檢測(cè)識(shí)別模塊中；2)判斷所述基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值是否有效，若所述幅度值大于底噪門限值則判為有效，繼續(xù)步驟3)，否則無(wú)效，返回步驟1)；3)檢測(cè)Pl脈沖是否有效，若有效則繼續(xù)步驟4)，否則返回步驟1)；4)在第二時(shí)鐘下，檢測(cè)P2脈沖是否有效，若有效則繼續(xù)步驟5)，否則跳至步驟9)；5)比較P2脈沖幅度與Pl脈沖幅度，若Pl脈沖幅度值減去P2脈沖幅度值得到的差值大于9dB，則跳至步驟9)，否則繼續(xù)步驟6)；6)在所述第二時(shí)鐘下，檢測(cè)P6脈沖的上升沿是否有效，若有效則繼續(xù)步驟7)，否則返回步驟1)；7)在第一時(shí)鐘下，檢測(cè)“同步相位反轉(zhuǎn)”是否有效，若有效則繼續(xù)步驟8)，否則返回步驟1)；8)在信號(hào)處理單元中，對(duì)P6脈沖進(jìn)行S模式詢問(wèn)數(shù)據(jù)DPSK解調(diào)、上行信息解碼、下行信息編碼、應(yīng)答數(shù)據(jù)PPM調(diào)制，并發(fā)出S模式基帶應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)單元，在發(fā)出該應(yīng)答信號(hào)時(shí)置所述應(yīng)答機(jī)于發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射結(jié)束則返回步驟1)；9)在所述第一時(shí)鐘下，檢測(cè)A模式的P3脈沖是否有效，若有效則繼續(xù)步驟10)，否則跳至步驟11)；10)在所述信號(hào)處理單元中進(jìn)行A模式的下行信息編碼、應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制，并發(fā)出A 模式基帶應(yīng)答信號(hào)給所述收發(fā)單元，在發(fā)出該應(yīng)答信號(hào)時(shí)置應(yīng)答機(jī)于發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射結(jié)束返回步驟1)；11)在所述第一時(shí)鐘下，檢測(cè)C模式的P3脈沖是否有效，若有效則繼續(xù)步驟12)，否則返回步驟1)；12)在所述信號(hào)處理單元中進(jìn)行C模式的下行信息編碼、應(yīng)答數(shù)據(jù)PAM調(diào)制，并發(fā)出C 模式基帶應(yīng)答信號(hào)給所述收發(fā)單元，在發(fā)出該應(yīng)答信號(hào)時(shí)置應(yīng)答機(jī)于發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射結(jié)束返回步驟1)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一時(shí)鐘的頻率大于所述第二時(shí)鐘的頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述的檢測(cè)Pl脈沖是否有效，包括如下步驟3a)檢測(cè)Pl脈沖的上升沿是否有效對(duì)在前后相鄰的兩個(gè)所述第二時(shí)鐘下得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值進(jìn)行比較，若后面的幅度值減去前面的幅度值大于所設(shè)定的門限值，則 Pi脈沖上升沿為有效，將Pi脈沖上升沿的出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK1，繼續(xù)步驟: )；否則為無(wú)效，返回步驟1)；3b)檢測(cè)Pl脈沖的下降沿是否有效對(duì)在前后間隔一個(gè)所述第二時(shí)鐘的兩個(gè)所述第二時(shí)鐘下得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值進(jìn)行比較，若前面的幅度值減去后面的幅度值大于所述門限值，則Pl脈沖下降沿為有效，在時(shí)刻Tel-ΔΤ打開(kāi)對(duì)該下降沿的檢測(cè)窗口，在時(shí)刻 Tel+ΔΤ關(guān)閉對(duì)該下降沿的檢測(cè)窗口，若在該2 Δ T時(shí)段里檢測(cè)到下降沿有效，則繼續(xù)步驟 4)，若超時(shí)仍未檢測(cè)到則判為無(wú)效，返回步驟1)，其中Δ T < 0. 1 μ s，Tel = SK1+0. 8 μ s，則 Pl脈沖的寬度容限為(0.8μ8_ΔΤ) (0. 8 μ S+Δ Τ)，將脈沖寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖也都判為無(wú)效脈沖。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的檢測(cè)Ρ2脈沖是否有效，包括如下步驟4a)從時(shí)刻Td2_ Δ T到時(shí)刻Td2+ Δ T檢測(cè)Ρ2脈沖的上升沿是否有效，檢測(cè)方法同Pl脈沖上升沿；若在該時(shí)段里檢測(cè)到Ρ2脈沖上升沿有效，則繼續(xù)步驟4b)，若超時(shí)仍未檢測(cè)到則判為無(wú)效，跳至步驟9)，其中Td2 = SK1+2 μ s ；4b)從時(shí)刻Te2_ Δ T到時(shí)刻Te2+ Δ T檢測(cè)Ρ2脈沖的下降沿是否有效，檢測(cè)方法同Pl脈沖下降沿；若在該時(shí)段里檢測(cè)到Ρ2脈沖下降沿有效，則繼續(xù)步驟5)，否則跳至步驟9)，則 Ρ2脈沖的寬度容限為(0.8μ8-2ΔΤ) (0. 8 μ s+2 Δ Τ)，并將脈沖寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖也都判為無(wú)效脈沖，其中Te2 = SK1+2. 8μ s。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述的檢測(cè)Ρ6脈沖的上升沿是否有效， 是從時(shí)刻Td6-AT到時(shí)刻Td6+AT進(jìn)行的，其中Td6 = SK1+3. 5 μ s，對(duì)該上升沿的檢測(cè)方法同P2脈沖上升沿，若有效則將P6脈沖上升沿的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK6，繼續(xù)步驟7)，若無(wú)效則返回步驟1)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述的檢測(cè)“同步相位反轉(zhuǎn)”是否有效，是從時(shí)刻T6SYN- Δ Τ6到時(shí)刻T6SYN+ Δ Τ6進(jìn)行的，其中T6SYN = SK6+1. 25 μ s, ΔΤ6 < 0. 05μ s或按需選擇，把處理時(shí)鐘的速度從所述第二時(shí)鐘的速度提高到第一時(shí)鐘的速度，對(duì)采樣數(shù)據(jù)不進(jìn)行抽取，把在前后相鄰的兩個(gè)所述第一時(shí)鐘下得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)的相位值進(jìn)行比較，若后面的相位值與前面的相位值相比第一次出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，則表示“同步相位反轉(zhuǎn)”有效，將該“同步相位反轉(zhuǎn)”的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK6SYN，否則返回步驟1)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器，以SK6SYN作為起始時(shí)刻，以所述第一時(shí)鐘為計(jì)數(shù)時(shí)鐘，以計(jì)數(shù)的方法延時(shí)TGS，到時(shí)則發(fā)出所述S模式基帶應(yīng)答信號(hào)，定時(shí)結(jié)束時(shí)則復(fù)位該計(jì)數(shù)器，其中TGS = TS-(收發(fā)模塊和饋線信道對(duì)詢問(wèn)及應(yīng)答信號(hào)的總延時(shí))，TS = 1 μ s±0. 5 μ s，在所述TGS時(shí)段內(nèi)進(jìn)行步驟8)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的檢測(cè)A模式的Ρ3脈沖是否有效， 包括如下步驟9a)從時(shí)刻Td3A- Δ T到時(shí)刻Td3A+ Δ T檢測(cè)P3脈沖的上升沿是否有效Td3A = SK1+8 μ s，把處理時(shí)鐘的速度從所述第二時(shí)鐘的速度提高到所述第一時(shí)鐘的速度，對(duì)采樣數(shù)據(jù)不進(jìn)行抽取，在連續(xù)的五個(gè)所述第一時(shí)鐘，對(duì)在前后相鄰的兩個(gè)所述第一時(shí)鐘下得到的基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值進(jìn)行比較，若后面的幅度值大于前面的幅度值且連續(xù)有四次，則判為有效，并將第三個(gè)所述第一時(shí)鐘作為Ρ3脈沖上升沿的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻，標(biāo)記為SK3A，繼續(xù)步驟9b)，若無(wú)效則跳至步驟11)；9b)在時(shí)刻Te3A_ Δ T到時(shí)刻Te3A+ Δ T檢測(cè)P3脈沖的下降沿是否有效Te3A = SK1+8. 8μ s，對(duì)該下降沿的檢測(cè)方法同Pl脈沖下降沿，若有效則繼續(xù)步驟10)，若無(wú)效則跳至步驟11)，則Ρ3脈沖的寬度容限為(0.8μ8-2ΔΤ) (0.8μ S+2AT)，將脈沖寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖也都判為無(wú)效。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述的檢測(cè)C模式的Ρ3脈沖是否有效， 包括如下步驟1 la)從時(shí)刻Td3C- Δ T到時(shí)刻Td3C+ Δ T檢測(cè)P3脈沖的上升沿是否有效Td3C = SK1+21 μ s，把處理時(shí)鐘的速度從所述第二時(shí)鐘的速度提高到所述第一時(shí)鐘的速度，對(duì)采樣數(shù)據(jù)不進(jìn)行抽取，對(duì)該上升沿的檢測(cè)方法同A模式的Ρ3脈沖上升沿，若有效，則將該上升沿的真實(shí)出現(xiàn)時(shí)刻標(biāo)記為SK3C，繼續(xù)步驟lib)，若無(wú)效則返回步驟1)；1 lb)從時(shí)刻Te3C- Δ T到時(shí)刻Te3C+ Δ T檢測(cè)P3脈沖的下降沿是否有效Te3C = SK1+21. 8 μ s，檢測(cè)方法同Pl脈沖下降沿，若有效則繼續(xù)步驟12)，若無(wú)效則返回步驟1)，則 Ρ3脈沖的寬度容限為(0. 8 μ s-2 Δ Τ) (0. 8 μ s+2 Δ Τ),并將脈沖寬度過(guò)寬或過(guò)窄的脈沖也都判為無(wú)效。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，在步驟9a)或11a)中，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器，以所述SK3A或SK3C作為起始時(shí)刻，以所述第一時(shí)鐘為計(jì)數(shù)時(shí)鐘，以計(jì)數(shù)的方法延時(shí)TG，到時(shí)則發(fā)出所述A模式基帶應(yīng)答信號(hào)或C模式基帶應(yīng)答信號(hào)，定時(shí)結(jié)束時(shí)則復(fù)位該計(jì)數(shù)器，其中TG = TAC-(收發(fā)模塊和饋線信道對(duì)詢問(wèn)及應(yīng)答信號(hào)的總延時(shí))，TAC = 3 μ s±0. 5 μ s，在所述TG時(shí)段內(nèi)進(jìn)行步驟10)或步驟12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三模式空管應(yīng)答機(jī)。該空管應(yīng)答機(jī)包括收發(fā)單元、信號(hào)處理單元、天線和饋線，其中，信號(hào)處理單元包括載波同步模塊、三模式檢測(cè)識(shí)別模塊、應(yīng)答信號(hào)形成模塊、AFC模塊、AGC模塊、位同步抽樣判決模塊等，用于對(duì)來(lái)自收發(fā)單元的中頻詢問(wèn)信號(hào)進(jìn)行采樣、數(shù)字下變頻、捕獲與跟蹤等數(shù)字處理，根據(jù)基帶詢問(wèn)信號(hào)的幅度值和相位值，并通過(guò)設(shè)置特征檢測(cè)窗口和只在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)提高時(shí)鐘速度，實(shí)現(xiàn)三種模式的詢問(wèn)信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別，并按識(shí)別的模式按時(shí)發(fā)出相應(yīng)模式的基帶應(yīng)答信號(hào)給收發(fā)單元。本發(fā)明具有抗干擾能力強(qiáng)、容差適應(yīng)性高、測(cè)距準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S13/76GK102435982SQ201110268549
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者陳華 申請(qǐng)人:陜西長(zhǎng)嶺電子科技有限責(zé)任公司