当前位置：文档之家 › _一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计_一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计

_一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计_一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计

  • 格式：pdf
  • 大小：357.70 KB
  • 文档页数：4

下载文档原格式

  / 4

合集下载

一种超宽脉冲发生器的设计.

一种超宽脉冲发生器的设计.

一种超宽脉冲发生器的设计摘要：超宽带UWB是一种利用纳秒级窄脉冲发送信息的技术。

重点讨论了一种采用级联雪崩晶体管结构UWB极窄脉冲发生器,并对其电路及雪崩晶体管的工作原理进行了具体分析。

实验获得的UWB输出脉冲宽度约为1.22ns,上升时间约为863ps。

关键词：UWB（Ultra Wideband）超宽带雪崩晶体管脉冲发生器目前,UWB技术已经成为国际无线通信技术研究的新热点,日益受到重视和关注。

2002年2月14日,美国FCC（联邦通信委员会）首次批准了UWB产品的民用销售和使用。

UWB即超宽带,它是一种利用纳秒级极窄脉冲发送信息的技术,其信号相对带宽即信号带宽与中心频率之比大于25%。

一个典型的中心频率为2GHz（即宽度为500ps）的UWB脉冲信号的时域波形及其频谱图分别如图1所示。

一般通信技术都是把信号从基带调制到载波上,而UWB则是通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制,从而具有GHz量级的带宽。

UWB具有发射信号功率谱密度低（数十mW范围）、难以截获、抗多径、低成本、极好的穿透障碍物能力等优点,尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和通信、雷达、定位、汽车防撞、液面感应和高度测量应用。

UWB信息调制方式需结合UWB传播特性和脉冲产生方法综合考虑,通常可采用脉冲位置调制（Pulse Position Modulation）和正反极性调制（Antipodal Modulation）,这里采用PPM调制。

从本质上看,UWB无线技术是发射和接收超短电磁能量脉冲的技术,它采用极窄脉冲直接激励天线。

因此,极窄脉冲的产生就显得尤为重要。

目前,UWB极窄脉冲的产生方法主通过雪崩三极管、隧道二极管或阶跃恢复二极管实现。

其中隧道二极管和阶跃恢复二极管所产生的脉冲,上升时间可以达几十至几百皮秒,但其幅度较小,一般为毫伏级。

采用了利用雪崩三极管的雪崩效应的方案,同时采用雪崩三极管级联结构来产生极窄脉冲,最后得到输出脉冲上升时间约为863ps,幅度约为1.2V。

基于SRD的超宽带脉冲发生器_于晓东

基于SRD的超宽带脉冲发生器_于晓东

基于SRD的超宽带脉冲发生器于晓东阮成礼电子科技大学物理电子学院，成都 610054摘要：设计了一种超宽带高斯脉冲发生器，此脉冲发生器主要元件是SRD(Step Recovery Diode).肖特基二极管，双极性晶体管和微带线。

利用SRD元件强烈的非线性作用，产生亚纳秒级的脉冲。

肖特基二极管主要用于整形，减小脉冲的振铃。

利用微带线，将脉冲变换成为单脉冲。

利用ADS软件对阶跃恢复二极管进行建模，并用其进行脉冲发生器的设计。

仿真结果可以看出该脉冲脉宽很短，脉冲幅值较高。

关键词：超宽带，阶跃恢复二极管，ADSUltra_wideband Pulse Generator Based On SRDYU xiaodong, RUAN chengli(School of physical electronics , University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054)1Abstract: A novel ultra_wideband (UWB) pulse generator composed of a step recovery diode(SRD)，Bipolar Transistor , a Schottky diode and microstrip was developed. Nanosecond level pulse is produced due to nonlinear characteristic of SRD.Schottky diode is used to suppress the pulse ringing. Pulse is transformed into monocycle_pulse by microstrip. A SRD model，which is used to simulate the pulse generator，was established by ADS software The pulse generator was designed and simulated by the mode. Pulse duration is shout and pulse amplitude is high according to simulated test.Keywords: Ultra_wideband; SRD; ADS1 引言极窄脉冲作为现代信号领域研究的重点，在很多科学领域和工程领域中都发挥着重要的作用，如脉冲雷达[1]。

一种简易的超宽带纳秒级脉冲发生器设计

一种简易的超宽带纳秒级脉冲发生器设计

一种简易的超宽带纳秒级脉冲发生器设计赵红梅;马琳琳;崔光照【摘要】为了得到超宽带纳秒级窄脉冲信号,在对UWB脉冲产生方法分析总结的基础上,提出了一种基于数字逻辑器件的简单脉冲产生电路.对实际制做的电路进行了测试,能够得到重复频率为10 MHz,脉冲宽度约为4 ns,幅度约为500 mV的窄脉冲.该电路成本低,结构简单,易于制作,工程实用性较强.%In view of the existing methods, a kind of UWB signal generator based on the digital logic device is designed to obtain the ultra-wideband (UWB) nano-seconds narrow pulse signal. Practical circuit has been tested, and narrow pulses, in which the repeat frequency is 10 MHz, pulse width is about 4 ns and amplitude is about 500 mV, have already been obtained at the same time. This circuit has low cost, simple structure and is easy to construct, which, as a result, has strong practicability.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)019【总页数】3页(P12-14)【关键词】超宽带;纳秒级窄脉冲;数字逻辑器件;TTL【作者】赵红梅;马琳琳;崔光照【作者单位】郑州轻工业学院电气信息工程学院,河南郑州450002;郑州轻工业学院电气信息工程学院,河南郑州450002;郑州轻工业学院电气信息工程学院,河南郑州450002【正文语种】中文【中图分类】TN784-340 引言近年来，超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)无线通信技术成为国内外研究的热点。

超宽带极窄脉冲设计与产生

超宽带极窄脉冲设计与产生
维普资讯
第２ 卷 第３ ８ 期
２０ ０ ６年 ３月
现 代 雷 达
Ｍｏ ｅ Ｒａ ａ ｄ ｍ ｄ ｒ
Ｖｏ ＿ ８ Ｎｏ ３ ｌ２ ．
Ｍａｃ ０ ６ ｒ ｈ ２０
８ ７
超 宽 带 极 窄脉 冲设 计 与产 生
樊孝明， 林基 明， 郑继禹， 仇洪冰
０ 引 言
超宽带技 术 （ ｌａＷｉ ｂｎ ， ＷＢ 是 以持续 时 Ｕｔ － ｄ ａｄ Ｕ ） ｒ ｅ 对比较简单 ， 如图 １ 所示。从 图 中可 以发现 ， ＷＢ发 Ｕ
间为纳秒甚至皮秒量级脉冲作为传输载体进行数据通
信的无线新技术…。由于脉冲持续时间极短 ， 导致信
射机部分可以不包含功率放大器 ， 替代它的是一个脉
冲发生器 ， 它根据要求产生 时间宽度极短 的窄 脉冲直 接激励超宽带天线进行辐射。可编程时延实现了伪随 机码 的时域编码和时域调制功能 。驱动器主要用来提 供一定的驱动能力 ， 同时对前 、 后级电路进行有效地隔 离。脉冲发生器在超宽带无线通信系统中占据着极其
重要 的地位 ， Ｕ 是 ＷＢ系统 中独特 的关键 部件 之一。 Ｕ ＷＢ通信系统 的超宽带特性直接与脉 冲发生器产生 的脉冲形状相关 ， 显然 ， 冲持续 时间越短 ， 脉 导致 脉冲 所扩展的带宽就越宽。
了ｕ ＷＢ技术的研究工作。
Ｕ ＷＢ技术实现 的关键之一是如何设计并 产生可 以控制的 Ｕ ＷＢ极窄脉冲， ＷＢ脉 冲形式是多种多样 Ｕ
的， 文献 ［ ］ ２ 中介绍利用 Ｓ Ｄ和传输线 的基本原理产 Ｒ 生了单周高斯脉冲， 产生 幅度 比较低。本文利用晶 但 体管雪崩区工作 的基本原理 ， Ｊ设计并产生 了持续 时
ｒｗ ｕｓ ｏ ｐ ｅ聃 ｔ ｎ ｍｉｓｏ ａｒｅ． Ｂ ｓｎ ｎ ｔｅｃ ａａ ｔｒｓｉｓｏ ． ａａ ｃ ｅｔａ ｓｓ ｒ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｒ ｇ ｒｎ ｄ ｓａ ｏ ｔｄ ｌ ｒ ｓ ｓｉｎ ｃｒｉｒ ａｉｇ ｏ ｈ ｈ ｒｃｅｉｔ ｆａ ｌｎ ｈ ｒｎｉｔ ，ｓｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｔｇ ｅ ｇ ｍｏ ｅ ｉ ｄ ｐｅ ． ａ ｃ ｖ ｏ ｉ ｉ ａ ｄ ｔｅｎ ｎ ｓｃ ｎ ｎ ｕ －ａ ｏｅｏ ｄ Ｕ Ｂ ｐ ｌｅ ｒ ｅｉｎ ｄａ ｄｇ ｎ ｒｔｄ ｎ ｈ ａ ｏｅ ｏ ｄ ａ ｄ ｓｂ ｎ ｎ ｓ ｃ ｎ Ｗ ｕｓ ｓａｅｄ ｓ ｅ ｎ ｅ ｅａｅ ．Ｔｈ ｈ ａ ｔｒｓ ｃｐ ｒｍｅｅｓｏ Ｂ ｐ ｌｅａｅ ｇ ｅｃ ａ ｃｅ ｔ ａａ ｔｒ ｆ ｒ ｉ ｉ ＵＷ ｕｓ ｒ ａ ａｙ ｅ ｎ ａｃ ｌｔｄｆｏ ａ ｑ ｉａｅ ｔｃｒｕｔ Ｇ ｏ ｇｅｍｅ ｔｂ ｔ ｅ ｈ ａ ｕｅ ｄ ｃ ｃ ｌｔｄｒｓ ｌ ｓａ ｈｅｅ ． ｎ ｚｄ ａ ｄ ｃ ｕａｅ ｒｍ ｎｅ ｕｖ ｎ ｉ ｉ ｌ ｌ ｌ ｃ ． ｏ ｄ ａｒｅ ｎ ｅｗｅ ｎｔｅｍｅ ｓ ｒｄ ａ ａ ｕａｅ ｅｕｔ ｉ ｃ ｉｖ ｄ ｎ ｌ ｓ

应用于超宽带穿墙雷达的极窄脉冲发生器设计

应用于超宽带穿墙雷达的极窄脉冲发生器设计

应用于超宽带穿墙雷达的极窄脉冲发生器设计作者：王帮耀刘晓云来源：《现代电子技术》2008年第19期摘要：介绍了一种可用于超宽带(UWB)穿墙雷达的脉冲发生电路，讨论并分析了UWB中几种常用窄脉冲产生方法的特点及其局限性。

基于雪崩三极管和射频双极性晶体管的雪崩特性，设计并制作了UWB脉冲电路发生器，指出电路中需要注意的事项及改进脉冲性能的方法，并获得亚纳秒级的超短、快速前沿的单极性UWB脉冲，幅度为28 V，宽度为0.95 ns。

关键词：超宽带；纳秒；脉冲发生器；雪崩特性；穿墙雷达；射频三极管中图分类号：TN911文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)1900703Design of Ultra-narrow Pulse Generator in Ultra-wideband Through-wall RadarWANG Bangyao,LIU Xiaoyun(School of Automation Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu,610054,China)Abstract：A pulse generator used in through-wall Ultra Wideband (UWB) radar is introduced.Several kinds of commonly used narrow pulse generating methods are presented and their merits and limitations are analysed.Based on the avalanche characteristicof avlanch transistor and RF-BJT,sub-nanosecond UWB pulse is designed and fabricated with satisfying result of 28 V amplitude and pulse width of 0.95 ns.Key points and improvements are also discussed.Keywords：ultra-wideband;nanosecond;pulse generator;avalanche effect;through-wall radar;RF transistor1 引言超宽带(Ultra Wideband)，也叫作数据脉冲，指相对其中心频率有高比例的带宽。

超宽带窄脉冲的设计与实现

超宽带窄脉冲的设计与实现
行选择。
参考文献 1. 朱慧, 苏锐. 超宽带技术概述[J]. 信息技 术2006年11期, 2006-05-23 2. Kim H., Joo Y., All-digital low-power CMOS pulse generator for UWB system[J]. IEE Electronics Letters Vol. 40, No 24, pp. 1534– 1535, November 2004 3. 黄堂森. 用于超宽带穿墙雷达的窄脉冲 产生技术[J]. 电子科技2007年2期, 2006-08 4. 张海平. 超宽带(U W B)窄脉冲发生器 的研究[D]. 西南交通大学硕士学位论文, 2007-05
图4 重复频率2MHz的脉冲串 图5 晶体管方法生成窄脉冲的原理图
万方数据
69 Electronic Design & Application World-Nikkei Elect窄脉冲
可以实现宽度的实时可控。此外使 用一些集成度较高的成熟芯片，增 强了电路的简易性，也增加了整个 系统的集成度。缺点是脉冲信号功 率有限，而且脉宽也受限于集成芯 片速度，不易做到很窄。
参考文献(4条)
1.张海平 超宽带(UWB)窜脉冲发生器的研究 2007
2.黄堂森 用于超宽带穿墙雷达的窄脉冲产生技术[期刊论文]-电子科技 2007(02)
3.Kim H;Joo Y All-digital low-power CMOS pulse generator for UWB system[外文期刊] 2004(24)
4.朱慧;苏锐 超宽带技术概迷[期刊论文]-信息技术 2006(11)
本文读者也读过(10条) 1. 田野.孙宏宁.祖大鹏.Tian Ye.Sun Hongning.Zu Dapeng 基于MultisimV7平台的组合逻辑电路中竞争冒险的分析[期刊论文]-哈尔 滨师范大学自然科学学报2005,21(4) 2. 吴兰臻.Wu Lanzhen 基于三值模型的竞争冒险检测[期刊论文]-仪器仪表用户2001,8(1) 3. 崔瑞雪.张增良.周涛.CUI Rui-xue.ZHANG Zeng-liang.ZHOU Tao 可编程逻辑器件的竞争-冒险现象[期刊论文]-华北航天工业学院 学报2005,15(2) 4. 韩芳.张亚 EDA技术在竞争-冒险现象教学中的应用[期刊论文]-福建电脑2008,24(12) 5. 王春侠 CPLD应用中计数器竞争-冒险现象的一种消除方法[期刊论文]-陕西工学院学报(自然科学版)2003,19(2) 6. 张洁.宋晓丹.ZHANG Jie.SONG Xiao-dan 计数电路中竞争冒险消除的一种方法[期刊论文]-上饶师范学院学报2005,25(3) 7. 宁敏东.熊中朝.杨犀.NING Min-dong.XIONG Zhong-chao.YANG Xi 竞争冒险实验电路的设计与测试[期刊论文]-洛阳师范学院学报 2006,25(5) 8. 沈济民 组合逻辑电路中的竞争冒险现象[期刊论文]-南京广播电视大学学报2003(4) 9. 尹红卫.侯周国 电平异步时序电路的本质险象[期刊论文]-娄底师专学报2003(2) 10. 冼志妙.李廷洪 电位异步时序电路的冒险现象[期刊论文]-河南职业技术师范学院学报2004,32(4)

一种超宽带脉冲产生电路的设计及实现

一种超宽带脉冲产生电路的设计及实现

一种超宽带脉冲产生电路的设计及实现作者：冯清娟唐胜春任小军来源：《电子技术与软件工程》2018年第03期摘要本文首先提出了一种雪崩晶体管超宽带脉冲发生电路的优化方法，该方法可以在确保输出功率的同时，不产生级间延迟，为超宽带脉冲产生技术提供了一种新的实现方法。

然后对改进和优化后的雪崩晶体管脉冲发生电路进行了设计和实现，从测试统计结果可以看出，优化后的脉冲发生电路可以在较低的电源电压下稳定工作，并输出一定幅度和宽度的超宽带脉冲，能满足超宽带脉冲发生电路的要求。

【关键词】超宽带脉冲电路雪崩晶体管脉冲触发源超宽带技术是一种新型无线通信技术。

因其具有数据传输速率高，功耗极低、透视能力很强等优势，近年来被广泛应用于无线局域网、无线传感网、雷达定位和成像系统等多个领域。

因此超宽带脉冲产生电路的研究就显得尤为重要。

目前的超宽带脉冲产生方法有很多，但都存在不足之处，例如隧道二极管所产生的脉冲，上升时间短，但幅度较小；雪崩三极管脉冲产生电路的幅度比较高，但脉冲宽度较大；高压皮秒光导开关技术可以产生质量很高的皮秒脉冲，但工作时需要皮秒激光，限制了其使用范围。

因此，本文提出了一种雪崩晶体管超宽带脉冲发生电路的优化方法，该方法可以在确保输出功率的同时，不产生级间延迟。

为超宽带脉冲产生技术提供了一种新的实现方法。

1 总体设计方案本文以一阶高斯脉冲为设计目标，提出一种以振荡源、储能元件和高速开关为主体的超宽带脉冲产生电路模型，其工作原理是，触发信号控制高速开关，当触发信号的上升沿到达时，高速开关迅速打开，对储能元件进行充电，形成窄脉冲信号的上升沿，然后迅速关断，形成窄脉冲信号的下降沿。

2 雪崩晶体管脉冲发生电路的优化及电路参数的确定由雪崩晶体管电路的工作原理可知，其产生的脉冲宽度较大，输出功率较小，很难直接应用。

要想提高输出功率，一般采用多管联合工作方式，但对于产生皮秒量级的脉冲电路而言，任何一级上的时间延迟都会影响产生的输出脉冲的质量。

uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求

uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求

uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求
“uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求”这个短语涉及到UWB （超宽带）脉冲信号发生器的设计和相关要求。

UWB是一种无线通信技术，使用极短的脉冲信号来传输数据，通常在纳秒级别。

这种技术被广泛应用于近距离高速数据传输和定位系统等领域。

设计UWB超宽带脉冲信号发生器的主要内容和要求包括：
1.确定信号的参数：根据应用需求，确定脉冲信号的参数，如脉冲宽度、脉
冲幅度、频率范围等。

这些参数将影响信号的传输特性和覆盖范围。

2.选择合适的波形：UWB脉冲信号有多种波形，如高斯脉冲、矩形脉冲等。

根据实际需求选择合适的波形，以满足系统的性能要求。

3.设计脉冲生成电路：为实现所需的脉冲信号，需要设计相应的脉冲生成电
路。

这包括脉冲产生单元、脉冲调制单元等，以确保信号的稳定性和准确性。

4.考虑系统的集成度：在设计过程中，需要考虑信号发生器的尺寸、功耗和
成本等因素，以满足实际应用的需求。

5.验证和测试：完成设计后，需要对信号发生器进行验证和测试，以确保其
性能符合预期要求。

这包括信号质量、覆盖范围、传输速率等方面的测试。

总结：UWB超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求是指设计和制造一种能够生成UWB超宽带脉冲信号的设备，并满足相关的参数、性能和成本要求。

这种设备广泛应用于通信、雷达、定位等领域，对于实现高速、短距离无线通信具有重要意义。

基于RF_BJT的超宽带极窄脉冲发生器的设计_樊孝明

基于RF_BJT的超宽带极窄脉冲发生器的设计_樊孝明
二 、超宽带脉冲信号产生的电路设计
1. 超宽带脉冲产生技术简介 近年来脉冲技术主要朝着高峰值功率 、窄脉冲 和高重复频率的方向发展 , 在高速摄影 、激光技术 、 测量技术 、探地雷达 、无线通信等诸多领域得到广泛 的应用 。产生具有超宽带特性的窄脉冲信号一般是 使用一个极快速的开关通过对储能元件的放电来实 现的 。 衡量超宽带脉冲性能的主要参数是 :脉冲的 峰值幅度 VP 、脉冲的宽度 tW 或上升时间 tr 或下降 时间 tf 和脉冲的重复频率 f。 高压皮秒光导开关技 术可以产生质量很高的皮秒脉冲 , 但其工作时需要 皮秒激光 , 限制了其使用范围 。基于火花隙开关的 M arx电路发生 器 , 可以 产生 峰值功 率达吉 瓦的脉 冲 , 但重复频率太低 , 工作时需要高压电源 (上百伏 到千伏 ), 同时电路的体积庞大 , 难以满足小型化的 需要 。 后来 , 人们发现晶体管工作在雪崩状态下具 有极快的电流转换速率 , 可达到 1 ～ 100 A /ns, 并研 制了各种快速陡直边沿的高压脉冲发生器 , 然而可 触发频率低依然是该电路的缺陷之一 。随着半导体 工艺的发展 , RF - B JT 可以在低工作电压下产生雪 崩效应 , 为此 , 本文利用 RF - B JT 低电压雪崩特性 设计和制作了需要的超宽带脉冲信号 。
全不是由某一因素所决定的 , 必须合理地考虑各个
参数之间的相互关系 , 基本的原则就是要求保证电 路能够稳定可靠地工作 , 同时满足相应的指标要求 。
一 、引 言
超宽带技术 (U ltra -W ideband, UWB)是一种使 用数赫到数吉赫的超带宽 、通过亚纳秒极窄脉冲信 号进行数据通信的无线技术 , 由于其具有极高的数 据速率 、极低的功耗和极低的成本等优点 , 因而在 精确定位 、探地雷达 、无损检测 、无线通信等诸多领 域有着重要的应用[ 1] 。 2002年 2 月 , 美国联邦通信 委员会 (FCC )正式 批准了 UW B 技术 用于商 业用 途 [ 2] , 这 引起 了 业界 广泛 关 注 , 各 国竞 相 开 展了 UW B技术的研究工作 。

基于RF-BJT的超宽带极窄脉冲发生器的设计

基于RF-BJT的超宽带极窄脉冲发生器的设计

基于RF-BJT的超宽带极窄脉冲发生器的设计
樊孝明;郑继禹;林基明
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2005(045)005
【摘要】本文简要介绍了超宽带(UWB)技术,讨论并分析了几种UWB中几种常用窄脉冲方法的特点及其局限性.基于RF-BJT雪崩特性,设计并制作了高重复速率的UWB脉冲电路发生器,获得亚纳秒级的超短、快速前沿的单极性UWB脉冲,幅度为-13.1 V,宽度为816.3 ps.
【总页数】4页(P61-64)
【作者】樊孝明;郑继禹;林基明
【作者单位】桂林电子工业学院,通信与信息工程系,广西,桂林,541004;桂林电子工业学院,通信与信息工程系,广西,桂林,541004;桂林电子工业学院,通信与信息工程系,广西,桂林,541004
【正文语种】中文
【中图分类】TN782
【相关文献】
1.基于切比雪夫近似的极窄脉冲超宽带自导信号设计 [J], 陈永森;陈航;王新宏;燕卿
2.基于CPLD的超宽带引信脉冲发生器设计 [J], 涂友超;刘旭洲;罗永松
3.基于超宽带极窄脉冲发生器的分析 [J], 王俊峰
4.应用于超宽带穿墙雷达的极窄脉冲发生器设计 [J], 王帮耀;刘晓云
5.超宽带极窄脉冲设计与产生 [J], 樊孝明;林基明;郑继禹;仇洪冰
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计

一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计

了电路原理图和实验结果 ， 电路分为正 、 负脉 冲 ２ 部分 ， 可生成 底宽 为纳／ 纳秒级 、 、 亚 正 负脉 冲的峰一 峰值高 达 １０Ｖ ６ 的窄脉冲信号 ， 并且脉冲拖尾的振荡起伏小 ， 很好地满足 了雷达系统 的宽度窄 、 大的要 求。电路结 构简单 、 数可 幅度 参
调、 移植性强 、 适用 范围广 。
电
子
测
量
技
术
第３卷 第６ Ｏ 期
２０ ０ ７年 ６月
ＥＩ ＣＴＲ０ＮＩ ： Ｃ Ｍ哐 Ａ
ＥＭ哐ＮＴ ＴＥＣＨＮ０１ ＧＹ ０
一
种超 宽 带 窄脉 冲 信 号 发 生 器 的设 计
吴建 斌 田 茂 ，
４０７ ； ． ３０ ９ ２ 武汉大学电信 学院 武 汉 ４ Ｏ ７ ） ３ Ｏ２
关键词 ：脉冲发生器 ；雪崩三极管 ； 超宽带
中图分类 号 ：ＴＮ ８． ７４１ 文献标识码 ：Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｌｒ － ｄｅ ａ ｄ ｎ ｕ ｔ ａ ｓ ｏ ｔｐ ｌ ｅ ｇ ｎｅ ａ ｏ ｓ ｇ ｆａ ｕ ｔ ａ ｗｉ ｂ ｎ ａ ｄ ｌｒ － ｈ ｒ ｕ ｓ ｅ ｒ ｔ ｒ
ＷｕＪａ ｂｎ ， Ｔｉｎ Ｍａ ｚ ｉｎ ｉ 。 ａ ｏ
（ ． ｐａｔ ｎ ｆＩ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｔｅｈ ｌｇ ， Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ｎｏ ａ ｎｖ ｒ ｉｙ Ｗ ｕ ａ ３ ０７ ； １ Ｄｅ ｒｍｅ ｔｏ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｃ ｎｏｏ ｙ ｏ ａ ｈ ｎ ｒ ｌ ｉｅｓｔ ， ｈ ｎ ４ ０ ９ ｍ Ｕ ２ Ｓ ｈ ｏ ｆＥｌｃｒ ｎｃＩ ｆ ｍａｉｎ，Ｗ ｕ ａ ｎｖ ｒ ｉ Ｗ ｕ ａ ３ ０ ２） ． ｃ ｏ ｌｏ ｅｔｏ ｉ ｎｏｒ ｔｏ ｈ ｎＵ ｉｅｓｔ ｙ， ｈ ｎ ４ ０ ７

一种宽带极窄脉冲信号产生电路[发明专利]

一种宽带极窄脉冲信号产生电路[发明专利]

专利名称：一种宽带极窄脉冲信号产生电路专利类型：发明专利
发明人：高峯,蔡昌恒,王小兰
申请号：CN202011518189.5
申请日：20201221
公开号：CN112653426A
公开日：
20210413
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种宽带极窄脉冲信号产生电路，包括时钟信号电路、基带信号产生电路和二级上变频电路，其中，时钟信号电路用于产生时钟信号，基带信号产生电路用于产生基带信号，而二级上变频电路用于对基带信号产生电路产生的电路进行二次混频。

本发明采用直接数字频率合成技术（DDS）结合锁相环（PLL）的方式，在实现极窄脉冲宽度信号的同时满足了宽带频率输出的要求。

本发明电路结构具有结构简单、便于集成设计、使用方便、稳定可靠等优点，可为实现高功率极窄脉冲宽带微波信号源集成设计提供一种新思路。

申请人：贵州航天计量测试技术研究所
地址：550009 贵州省贵阳市小河区红河路7号
国籍：CN
代理机构：贵阳中新专利商标事务所
代理人：张行超
更多信息请下载全文后查看。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

考虑 V BE 为常数的情况 。由于基极电流 IB 的影响 , 发
射极电流产生不均匀分布 , 这种不均匀分布 , 导致了基区
电阻 RBi 的增大 。根据如图 1 所示的等效电路 , 利用二极
管方程 :
I E = I Sexp
VB′E′ VT
(3)
式中 :
V B′E′ =V BE - R Bi(I B )I B
二次击穿临界点 Q 的位置 , 可以根据倍增因子 M 来计 算 。由基极电流与发射极电流的关系 :
吴建斌 等 :一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计
第6期
IB =(αM - 1)IE
(1)
可以得到倍增因子 :
M(V CB) =
1 α
IB IE
+1
(2)
式中 :α是晶体管的共基极电流放大系数 。
摘 要 :宽度窄 、幅度大的脉冲生成是探地雷达系统中要解 决的关键 问题之一 。 本 文在比较了 几种不 同实现 电路的 优缺点 , 详细分析了雪崩三极管原理的基础 , 提出利用雪崩三极管的雪崩特性 , 实现超宽带 、窄脉冲的生成 。 文中给出 了电路 原理图和实验结果 , 电路分为 正 、负 脉冲 2 部分 , 可生成 底宽为纳 /亚纳 秒级 、正 、负 脉冲的 峰-峰值 高达 160 V 的窄脉冲信号 , 并且脉冲拖尾的振荡起伏小 , 很好地满足了雷达系统的宽度窄 、幅度大的要求 。 电路结构简单 、参数可 调 、移植性强 、适 用范围广 。 关键词 :脉冲发 生器 ;雪崩三极管 ;超宽带 中图分 类号 :T N784. 1 文献标识码 :A
在图 2 中 , 各元器件的参数为 R 1 =100 Ψ, C1 =C2 = 510 pF , R3 =R6 =20 kΨ, R4 =R5 =200 k Ψ,R 2 =200 Ψ, C4 =1 000 pF , C5 =C6 =51 pF ,R o1 =R o2 =75 Ψ, C7 = C8 =200 pF 。外加电源电压为 150 V 。图 3 是 C 点输出电 压波形 。根据图 3 中的波形曲线 , 单边脉冲的峰值接近 80 V , 脉冲底宽约为 5 ns 。 所以 ,脉冲的中心频率在 100 M H z 附近 。
测试系统与组件
电 子 测 量 技 术 E LEC T RONIC MEAS U REM ENT T EC H NOLOG Y
第 30 卷 第 6 期 2007 年 6 月
一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计
吴建斌1 , 2 田 茂2
(1. 华中师范大学信息技术系 武汉 430079;2. 武汉大学电信学院 武汉 430072)
2. Sch ool of El ectronic Inf ormati on , W uhan U niversit y , Wuh an 430072)
Abstract:Ho w to genera te the shor t pulse dura tion time and hig h amplitude pulse is ont of the key problem s in the g r ound penetra ting r adar sy stem. T hrough co mpa ring the pulse circuit composed of diffe rent appa ratus and analyzing the principle of an av alanche transisto r , an av alanche transisto r ultra-w ideband, ultra-sho rt pulse generato r is pre sented in this paper. T he paper analy ses the a ttribute of the circuit composed o f avalanche transistor . Besides , the circuit figure o f pulse g ene rator is intro duced, and the circuit can be divided into two parts. M easured results show that the w avefo rm o f pulse is g ood , ringing lev el is low , the pulse generato r can g ene rate 5 ns dur ation time , and peak-peak is 160 V . T he pulse generato r can be used widely. Keywords:pulse genera to r ;avalanche transisto r ;ultra-wideband
0 引 言
对于超宽带窄脉冲信号的生成 , 在早期 , 主要利用微 波器件(如传输线)等效成开关 , 从而得到持续时间短的信 号 , 再经过脉冲成形网络整形成满足要求的波形和电压足 够高的脉冲 , 这些方法造价通常很高 , 且器件庞大 , 不适于 现代应用 。目前有很多资料提议采用阶跃恢复二极管进 行脉冲整形 , 实现窄脉冲的生成 。 但是 , 采用阶跃二极管 的脉冲生成电路生成的脉冲虽然宽度可以做到亚纳秒级 , 但是幅度不大 , 只有几伏特 , 不能满足探地雷达系统发射 脉冲的宽度窄 、幅度大的要求 。前苏联人发现二极管上速 度极快的良性雪崩效应能够使矩形脉冲的上升沿急剧陡 峭 , 鉴于此 ,本文利用雪崩三极管的雪崩特性 , 设计了一种 结构简单的纳秒级脉冲形成电路 , 其峰值高达 80 V , 并且 通过设计与调整自偏置电路和匹配电路可以得到不同波 形和幅度的脉冲信号[ 1 - 4] ,可以满足探地雷达系统的要求 。
冲 , 输出到负载电阻 RL1 和 RL2 。电路中 R3 、C3 和 R2 、C4 组 成滤波电路 , 避免冲击电流引起电源电压 V CC的波动 , 又由 于晶体管的发射级与地之间由电阻 R6 连接 , 为了保证晶 体管获得够强的触发 , 采用了变压器耦合方式 。
输出脉冲的前沿时间 , 由 晶体管的雪崩 击穿性能决 定 。脉冲的后沿时间由时间常数 τ=Ro1 Cs =Ro2 C6 确定 。
在很多系统中要求输出的脉冲具有对称性 , 如雷达系 统 。根据这个要求 , 设计了如图 2 所示的脉冲形成电路 。 该电路由雪崩晶体管脉冲发生器和脉冲整形电路组成 , 能 生成中心频率为 100 M H z 的脉冲信号 。电路分为两部分 : 上半部分产生负极性脉冲 , 下半部分产生正极性脉冲 。 两 部分电路基本对称 , 为了保证正 、负脉冲的同时触发 , 引入 了电位器 R1 ,通过调整 R1 使正负脉冲达到完全同步 。 从 触发端 A 输入的脉冲触发信号通过变压器 T1 、T2 耦合到 晶体管 Q1 、Q2 ,引发晶体管的雪崩击穿 ,通过 C5 、C6 的快速 放电和充电 ,分别在 C 点和D 点产生尖锐的负脉冲和正脉
由于
R
Bx
的作用
,
导
致
|I
o B
|的减小
,会降
低晶体管的击穿电压
VCB max
;而
R
Ex
的作用
,
导致|I
o B
|的增
大 , 会相应提高晶体管的击穿电压 V CBmax 。
利用式(1),可以确定其雪崩区宽度 , 雪崩区的宽度可
由 V CE 的范围即晶体管的 B V CBO 和 B V CEO 之差来确定 。从 式(1)是可以看出 , 当 αM =1 时 ,无论发射极电流 IE 有多 大 , 对应的基极电流 IB 都等于 0 。反过来看 ,在 αM =1 时 , 极小的基极电流 IB 都应对应无穷大的发射极电流 I E 。所 以 , αM =1 对应着晶体管击穿状态 。由此可得 M =1 /α, 结
Design of an ultra-wideband and ultra-short pulse generator
Wu Jianbin1 , 2 T ian M ao2 (1. D epart ment of Inf ormati on Technology , Huazh on g N ormal U niversit y , Wu han 430079 ;
I
o E
= ISexp
VB E +V T VT
(9)
将此结果代入式(2), 结合 M iller 关于雪崩倍增因子
与 V CB关系的经验公式 :
M
=1 -
1
(V CB
/
BV
)n
CBO
(10)
式中 :n 是一个与材料相关的系数 , 一般在2 ～ 6 之间 。由式
(10) 可以得到与之相对应的击穿电压 V CBm ax , 即确定的临 界点 Q 。
当一次雪崩击穿发生后 , 如果 CB 结反向偏压继续增 大 , 由于倍增效应 , 会导致很大的电流发生二次击穿 , 一旦 二次击穿发生 , 强大的集电极电流迅速改变集电结内的电 场分布 , 即使 V CE 下降 , 集电极电流仍然继续上升 , 晶体管 呈现负输出阻抗特性 , 此时 , 仅需很小的电压 V SUS , 仍然能 维持很大的集电极电流 。
式(6)与下式 :
(6)
M IB
VBE =0
(7)
等效 。 将式(5)代入式(7)计算 , 得到临界击穿基极电流 :
I
o B
=-
VT
/Rbi
(I
o B
)(Leabharlann )式中 :Rbi 是晶体管的小信号基极电阻 , Rbi
=
d(RBi I dI B
B
)
=
RBi
+I B
dRBi dI B
。
将式(8)的结果代入到式(4), 得到发射极电流 :
如果有外接电阻 RBx 与 R Bi 串联 , 外接电阻 REx 与发射 极串联 , 则式(4)应表示为 :