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收稿日期：２０１０－０３－２６基金项目：国家“八六三”计划项目（２００７ＡＡ１２Ｚ１２４）作者简介：刘丽华（１９８１—），女，博士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｌｉｈｕａ．ｉｅ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ；方广有（１９６３—），男，研究员，博士生导师．第３１卷 第１期２０１１年１月北京理工大学学报Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３１ Ｎｏ．１Ｊａｎ．２０１１新型超宽带穿墙雷达单周期窄脉冲产生技术刘丽华１，２， 戴舜１，２， 谢义方３， 方广有１（１．中国科学院电子学研究所，北京 １００１９０；２．中国科学院研究生院，北京 １００１９０；３．中国科学院空间科学与应用研究中心，北京 １００１９０）摘 要：提出了一种电路结构简单、成本低廉的新型单周期窄脉冲产生方法，设计的脉冲产生电路主要由基于阶跃恢复二极管和微波三极管的脉冲产生电路，基于肖特基二极管和终端并联短截线的脉冲整形电路以及ＲＣ微分电路三部分组成．分析了电路各部分的工作原理和设计方法，并利用ＡＤＳ软件对整个电路进行仿真．实验测试结果表明，设计的脉冲产生电路能够产生峰峰值为７．６Ｖ、脉宽为５００ｐｓ的单周期脉冲信号，且脉冲振铃小、波形质量高，与软件仿真结果基本吻合，是一种适用于超宽带穿墙探测雷达系统的单周期脉冲发射机电路．关键词：超宽带雷达；单周期脉冲；阶跃恢复二极管；微波三极管；终端并联短截线中图分类号：ＴＮ ９５９．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－０６４５（２０１１）０１－００９２－０４Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｕｌｔｒａ－Ｓｈｏｒｔ Ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａ－ＷｉｄｅｂａｎｄＴｈｒｏｕｇｈ－Ｗａｌｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ＲａｄａｒＬＩＵ Ｌｉ－ｈｕａ１，２， ＤＡＩ Ｓｈｕｎ１，２， ＸＩＥ Ｙｉ－ｆａｎｇ３， ＦＡＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｙｏｕ１（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｏｖｅｌ，ｃｏｍｐａｃｔ，ａｎｄ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｕｌｔｒａ－ｓｈｏｒｔ ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｓ：ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｓｔｅｐｒｅｃｏｖｅｒｙ ｄｉｏｄｅ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｓｈａｐｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｉｔｈ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｄｉｏｄｅ ａｎｄｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ ｓｈｕｎｔ ｓｔｕｂ，ａｎｄ ｔｈｅ ＲＣ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＤＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｈａｓ ７．６Ｖｐｅａｋ－ｔｏ－ｐｅａｋ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ５００ｐｓ ｐｕｌｓｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｖｅｒｙ ｌｏｗ ｒｉｎｇｉｎｇ ｌｅｖｅｌ．Ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅ ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｒｏｕｇｈ－ｗａｌｌ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｒａｄａｒ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｏｕｇｈ－ｗａｌｌ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｒａｄａｒ；ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ；ｓｔｅｐ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｄｉｏｄｅ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ ｓｈｕｎｔ ｓｔｕｂ 近年来，超宽带技术得到了快速的发展，超宽带雷达由于发射脉冲信号的超宽频带特性，使其具有很强的穿透性和很高的距离分辨率．在超宽带雷达的各项关键技术中，窄脉冲信号发生器一直是射频电路研究领域中倍受关注的技术问题．窄脉冲产生的方法大致可以分为２类：①利用数字电路的逻辑器件特性［１］来实现所需脉冲信号的产生，利用这种方法产生单极性脉冲，方法简单，有利于与数字电路系统兼容，但所产生的脉冲宽度为纳秒量级，且幅度很低；②利用各种高速的模拟开关器件，结合脉冲整形网络产生满足要求的脉冲．目前大多采用后一类方法，常用器件包括阶跃恢复二极管（ＳＲＤ）［２－４］、雪崩晶体三极管［５－６］等．阶跃恢复二极管是利用它正向导通但反向并不能立即截止的渡越特性，可以生成幅度为几伏到几十伏、宽度为几百皮秒的脉冲；雪崩三极管是利用晶体管的雪崩击穿特性，生成脉冲的幅度可达几十伏到几百伏．但是，文献中介绍的脉冲方法绝大部分都是单极性高斯脉冲，在实际的应用中，单周期脉冲具有频带宽、辐射效率高的优点，在超宽带雷达系统中具有很好的应用前景．目前，单周期脉冲多在高斯脉冲的基础上通过短路型微带传输线［７－９］的反射得到，这种方法得到的脉冲幅度一般较小，多为毫伏量级，需要增加价格昂贵的宽带放大器才能满足系统对发射功率的指标要求．作者针对目前超宽带系统对单周期脉冲的切实需求，以及目前产生的单周期脉冲信号幅度小、波形差的现状，结合以上脉冲产生方法的优缺点，提出一种基于阶跃恢复二极管、微波三极管、肖特基二极管、终端并联短线和ＲＣ微分电路的单周期窄脉冲产生方法．其特点是形成的单周期脉冲幅度大、振铃小，且电路结构简单小巧．经测试，产生的单周期脉冲宽度为５００ｐｓ，电压幅度峰峰值为７．６Ｖ，比文献［３－４］中所提方法产生的皮秒级单周期脉冲在幅度上要大很多，满足超宽带穿墙雷达系统实现短距离探测对发射机对发射功率以及距离分辨率的应用要求，对实际的工程应用也有较好的参考价值．１ 冲激脉冲信号超宽带（ＵＷＢ）技术中最常用的脉冲波形是高斯脉冲或其微分形式．基本的单极性高斯脉冲时域表达式为ｓ（ｔ）＝１２槡πσｅｘｐ－ｔ２２σ（）２．（１）式中σ表示高斯信号的均方差，称为脉宽因子．高斯脉冲的功率谱密度为Ｓ（ω）２＝ｅｘｐ［－（２πωσ）２］．（２）直流分量Ｓ（０）２＝１，即信号频谱中直流分量最大．高斯脉冲的一次微分即为单周期脉冲，其表达式为ｓ１（ｔ）＝－ｔ２槡πσ３ｅｘｐ－ｔ２２σ（）２．（３） 对应的功率谱密度表达式为Ｓ１（ω）２＝（２πω）２ｅｘｐ［－（２πωσ）２］，（４）其中Ｓ１（０）２＝０，即单周期高斯脉冲直流分量为０．根据式（１）（３），当脉宽因子σ取值相同时，单极性高斯脉冲和单周期高斯脉冲的时域波形及其频谱如图１所示．图１ 单极性高斯脉冲与单周期脉冲时域波形及其频谱Ｆｉｇ．１ Ｗａｖｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｍｏｎｏｐｏｌａｒ ｐｕｌｓｅ ｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈ ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ 从脉冲频谱可知，单极性高斯脉冲的主要频谱分量集中在低频部分，而单周期脉冲低频成分相对较少，具有更高的中心频率．在脉宽相同的情况下，单周期脉冲相比单极性高斯脉冲具有更宽的频带．在实际应用中，由于天线具有高通效应，低频能量无法辐射出去，同时在系统内部产生反射振荡，这种信号失真降低了系统的动态范围，尤其是近距离探测能力，因此，单周期脉冲作为发射信号是系统所期望的．２ 电路设计与仿真阶跃恢复二极管是产生窄脉冲的有效方法之一，本文中提出了一种基于普通二极管ｓｐｉｃｅ参数及非线性电容和非线性电阻的阶跃恢复二极管模型，如图２所示．模型中的二极管为普通二极管，Ｃｐ为二极管的封装电容，Ｌｐ为二极管的引线电感，Ｒｊ和Ｃｊ分别表示随二极管两端变化而变化的结电阻和结电容．该模型既表现了二极管的一般特性，又体现了ＳＲＤ的特殊性质，能较好地体现ＳＲＤ的电特性．设计中，ＳＲＤ选用Ｍｅｔｅｌｉｃｓ公司的ＳＭＭＤ８３０，经过测试，可以绘出ＳＲＤ的伏安特性曲线，并３９第１期刘丽华等：新型超宽带穿墙雷达单周期窄脉冲产生技术图２ 阶跃恢复二极管模型Ｆｉｇ．２ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｔｅｐ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｄｉｏｄｅ由伏安特性导出不同偏置下的结电阻Ｒｊ，可知ＳＲＤ的结电阻为可变电阻，电阻随偏置电压的增大而变小．ＳＲＤ结电容Ｃｊ与结电阻的性质类似，随着正向偏置电压的升高，结电容增大．图３所示为单周期脉冲产生电路原理图，由高斯脉冲形成电路、脉冲整形电路以及ＲＣ微分电路３部分组成，其中Ｑ１和Ｑ２为微波宽带三极管，Ｄ２为肖特基二极管，Ｄ３为ＳＲＤ，Ｃ１和Ｃ２为充放电电容．图３ 单周期超短脉冲产生电路原理图Ｆｉｇ．３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｏｆ ｕｌｔｒａ－ｓｈｏｒｔ ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ第１部分为高斯脉冲形成电路，由微波三极管开关电路、充放电电容以及ＳＲＤ组成．开始时，三极管Ｑ１和Ｑ２截止，偏置电压通过电阻Ｒ２对Ｃ２充电，ＳＲＤ管正向偏置；当ｃｌｏｃｋ脉冲到来时，Ｑ１和Ｑ２迅速由截止状态进入饱和状态，此时Ｃ２，Ｒ３，ＳＲＤ构成一个回路，Ｃ２上集聚的电荷通过电阻Ｒ３放电，在ＳＲＤ管的正极形成边沿较快的高斯脉冲信号．电路中Ｃ２和Ｒ３的取值共同决定了脉冲信号的脉宽与幅度，当它们的取值较大时，脉冲幅度较大，同时脉宽较宽．第２部分为脉冲整形电路，由肖特基二极管和终端并联短截线组成，对高斯脉冲进行两次整形，获得边沿很快的单极性高斯脉冲．肖特基二极管Ｄ２具有理想的开关特性，可以截去脉冲底部的一部分杂波．终端并联短截线的作用是在脉冲形成电路与ＲＣ微分电路之间形成阻抗匹配网络，可以消除很大一部分振铃，其代价是同时牺牲小部分脉冲幅度．电路中终端并联短截线长度Ｌ决定了反射信号相对入射信号的延时，从而决定了整形后的脉冲宽度，长度Ｌ须满足Ｌ＝ｃｔｇ２ε槡ｒ．（５）式中：εｒ为微带传输线的有效介电常数；ｔｇ为脉冲宽度；ｃ为真空中的光速．第３部分为微分电路［１０－１１］，由负载电阻及电容Ｃ３组成，将前级整形后的单极性高斯脉冲变换为幅度较大且波形质量好的单周期脉冲．微分电路的时间常数τ＝ＲＬＣ３，Ｖ２（ｔ）为整形后的波形，电容Ｃ３充放电过程中，负载电阻ＲＬ两端的电压Ｖ０（ｔ）随时间按指数规律变化，将Ｖ２（ｔ）的上升沿和下降沿变换为正负尖脉冲，其表达式为Ｖ０（ｔ）＝τｄＶ２（ｔ）ｄｔ．（６）可知，电路输出电压Ｖ０（ｔ）与Ｖ２（ｔ）的一阶微分成正比，所以，若不对前级单极性脉冲边沿进行整形，则经微分电路后的脉冲波形不仅脉冲幅度很小，且对称性很差，无法满足系统对发射信号的应用要求．基于ＳＲＤ模型，利用ＡＤＳ软件对图３所示电路进行仿真，激励信号为周期１ＭＨｚ，幅度２Ｖ的方波，图４为电路仿真输出波形，从仿真结果可以看出，输出脉冲宽度为４７０ｐｓ，脉冲幅度为±４．８Ｖ．图４ 周期脉冲产生电路仿真结果Ｆｉｇ．４ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ３ 实际测试结果图５为单周期脉冲输出信号的实测结果，测量仪器为Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ ＴＤＳ６８０４Ｂ．电路的触发信号为１ＭＨｚ重复频率，幅度２Ｖ的方波信号．图５（ａ）为实测的脉冲时域波形，脉冲宽度为５００ｐｓ，电压幅度为±３．８Ｖ，图５（ｂ）为对应的幅频谱曲线，该脉冲－１０ｄＢ带宽为４．７ＧＨｚ．与图４对比，实测脉冲的幅度比仿真结果小，但脉冲宽度与仿真结果基本吻合．实验结果表明，实测的单周期脉冲不仅对称性很好，且脉冲振铃小，波形理想．４９北京理工大学学报第３１卷图５ 实际测量结果Ｆｉｇ．５ Ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ４ 结 论 采用阶跃恢复二极管、微波三极管、肖特基二极管为核心器件，以充放电电容以及终端并联短截线为辅助元件产生单周期脉冲．重点分析了电路各部分的工作原理，并利用ＡＤＳ软件进行ＳＲＤ建模和电路仿真．实验测试结果表明，该电路产生的单周期脉冲波形质量好，与仿真结果基本吻合．目前，该脉冲发生器已成功应用于穿墙探测雷达系统发射机中，该脉冲与天线的匹配性很好，辐射效率更高，且辐射信号的振铃得到了有效抑制，提高了穿墙探测雷达目标检测能力．参考文献：［１］Ｆｏｎｔａｎａ Ｒ Ｊ．Ｒｅｃｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔ－ｐｕｌｓｅｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ Ｍｉ－ｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ，２００４，５２（９）：２０８７－２１０４．［２］Ｐｒｏｔｉｖａ Ｐ，Ｍｒｋｖｉｃａ Ｉ，Ｍａｃｈａｃ Ｊ．Ａ ｃｏｍｐａｃｔ ｓｔｅｐ ｒｅｃｏｖ－ｅｒｙ ｄｉｏｄｅ ｓｕｂｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１０，５２（２）：４３８－４４０． ［３］Ｈａｎ Ｊｅｏｎｇｗｏｏ，Ｃａｍ Ｎｇｕｙｅｎ．Ａ ｎｅｗ ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ，ｕｌｔｒａ－ｓｈｏｒｔ ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｒｉｎ－ｇｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏｗ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｐｏｎ ｌｅｔｔ，２００２，１２（６）：２０６－２０８．［４］周建明，费元春．新型超宽带雷达发射机技术［Ｊ］．兵工学报，２００８，２９（２）：２４０－２４３．Ｚｈｏｕ Ｊｉａｎｍｉｎｇ，Ｆｅｉ Ｙｕａｎｃｈｕｎ．Ｎｏｖｅｌ ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ ｒａ－ｄａｒ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＡＣＴＡ Ａｒｍａｍｅｎｔａｒｉｉ，２００８，２９（２）：２４０－２４３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）［５］杨峰，薛泉，陈志豪．一种基于射频三极管的高斯脉冲发生器的设计［Ｊ］．通信学报，２００５，２６（１０）：６９－７１．Ｙａｎｇ Ｆｅｎｇ，Ｘｕｅ Ｑｕａｎ，Ｃｈｅｎ Ｚｈｉｈａｏ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｕｂ－ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＲＦｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，２００５，２６（１０）：６９－７１．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）［６］Ｒｅｉｓｅｎｚａｈｎ Ａ，Ｂｕｃｈｅｇｇｅｒ Ｔ，Ｋａｉｎｅｄｅｒ Ｇ，ｅｔ ａｌ．Ａ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ＵＷＢ ｒａｄａｒ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｅｎｓｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ］∥ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ．Ｗａｌｔｈａｍ，ＵＳＡ：ＩＥＥＥ，２００６：２９９－３０２．［７］Ｌｅｅ Ｊ Ｓ，Ｎｇｕｙｅｎ Ｃ，Ｓｃｕｌｌｉｏｎ Ｔ．Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｍｐａｃｔ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｉｍｐｕｌｓｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ ｆｏｒ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭｅａｓ，２００４，５３（６）：１５０２－１５０９．［８］周建明，费元春．ＳＲＤ建模及其在冲激脉冲产生电路中的应用［Ｊ］．北京理工大学学报，２００７，２７（１）：５５－５８．Ｚｈｏｕ Ｊｉａｎｍｉｎｇ，Ｆｅｉ Ｙｕａｎｃｈｕｎ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ＳＲＤ ａｎｄ ｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｉｍｐｕｌｓｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃ－ｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，２７（１）：５５－５８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）［９］Ｚｈａｎｇ Ｃ，Ｎｇｕｙｅｎ Ａ Ｅ．Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｐｉｃｏ－ｐｕｌｓｅ ｇｅｎ－ｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ＵＷＢ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ］∥ＩＥＥＥ ＭＴＴ－Ｓ Ｉｎｔｅｒｎａ－ｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ．Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，ＵＳＡ：ＩＥＥＥ，２００６：４０７－４１０．［１０］倪原，郭玉平，杨辉．穿墙探测雷达中脉冲产生技术的研究［Ｊ］．西安工业大学学报，２００９，２９（１）：６７－７０．Ｎｉ Ｙｕａｎ，Ｇｕｏ Ｙｕｐｉｎｇ，Ｙａｎｇ Ｈｕｉ．Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｉｍｐｕｌｓｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｉｎ ＴＷＳＲ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ ａｎ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００９，２９（１）：６７－７０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）［１１］Ｌｉｎ Ｗｕｎｂｉ，Ｌｉｕ Ｙｉｎｇｔｅ，Ｃｈｅｎ Ｆｕｃｈｉａｎｇ．Ａ ｎｅｗ ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｕｓｉｎｇ ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ［Ｃ］∥Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ３８ｔｈ ＥｕｒｏｐｅａｎＭｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ：［ｓ．ｎ．］，２００８：１５８５－１５８８．（责任编辑：刘芳）５９第１期刘丽华等：新型超宽带穿墙雷达单周期窄脉冲产生技术。
脉冲的涨宽与变窄引言脉冲信号是在通信、控制等领域中非常重要的信号之一，其宽度的变化对系统的性能和操作有着重要的影响。
本文将介绍脉冲信号的涨宽和变窄的原理及应用。
脉冲信号的基本知识脉冲信号是在一段很短的时间内突然达到最大值，然后迅速回到零值的一种电信号。
脉冲信号通常具有较短的脉冲宽度，并且可以通过改变脉冲宽度来改变信号的特性。
脉冲的涨宽与变窄原理脉冲的涨宽和变窄是通过改变信号的时域特性来实现的。
脉冲的涨宽当我们需要将脉冲信号的宽度变宽时，可以采取以下几种方法：1.增大脉冲宽度的持续时间：通过延长脉冲信号的持续时间，可以使脉冲信号的宽度变得更宽。
这可以通过增加脉冲发生器的工作时间或改变脉冲信号的周期来实现。
2.增加脉冲信号的占空比：占空比是信号高电平时间与一个周期的比值。
通过增加占空比，可以使脉冲信号的宽度变得更宽。
脉冲的变窄当我们需要将脉冲信号的宽度变窄时，可以采取以下几种方法：1.缩短脉冲宽度的持续时间：通过减少脉冲信号的持续时间，可以使脉冲信号的宽度变得更窄。
这可以通过减少脉冲发生器的工作时间或改变脉冲信号的周期来实现。
2.减小脉冲信号的占空比：通过减小占空比，可以使脉冲信号的宽度变得更窄。
脉冲的涨宽与变窄的应用脉冲信号的涨宽和变窄具有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1.通信系统中的调制技术：在数字通信中，脉冲宽度调制（PWM）和脉冲位置调制（PPM）等技术被广泛应用。
涨宽和变窄脉冲信号可以用来传输数字信息。
2.电子测量和控制系统：在电子测量中，通过改变脉冲信号的宽度可以实现测量和控制信号的精度。
3.医疗设备中的脉冲信号：在医疗设备中，脉冲信号的宽度变化可以用来模拟心跳信号，以检测和治疗心脏疾病。
4.雷达和无线电通信系统：在雷达和无线电通信系统中，脉冲信号的涨宽和变窄可以用来控制传输和接收信号的范围和精度。
脉冲信号的涨宽和变窄对于很多领域的应用来说都是非常重要的，通过改变脉冲信号的宽度，我们可以控制信号的范围和精度。
UWB技术原理详解1. 引言超宽带（Ultra-Wideband，简称UWB）技术是一种用于无线通信的调制和传输技术。
与传统的窄带通信技术相比，UWB技术具有更大的频谱带宽、更低的功率密度和更高的数据传输速率。
本文将详细解释UWB技术的基本原理。
2. UWB技术概述UWB技术是一种基于短脉冲的无线通信技术，其核心思想是通过在时间域上使用非常短且宽带的脉冲来传输信息。
这些脉冲通常持续时间仅为纳秒级别，但频谱却非常宽广，覆盖几个GHz甚至更多。
由于这种特殊的脉冲形式，UWB技术能够实现高速数据传输、高精度定位以及低功耗通信等应用。
3. UWB脉冲生成在UWB系统中，脉冲生成是实现高速数据传输和定位功能的关键步骤之一。
一般来说，UWB系统中使用两种方法来生成宽带脉冲：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）和脉冲形状调制（Pulse Shape Modulation，简称PSM）。
3.1 直接序列扩频（DSSS）DSSS是一种将窄带信号扩展到宽带信号的技术。
在UWB系统中，DSSS通过将窄脉冲与一个高速伪随机码序列进行乘积运算来生成宽带脉冲。
这个伪随机码序列通常是一个具有良好相关性特性的码片序列，其周期远远小于脉冲持续时间。
具体而言，DSSS的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。
- 步骤2：将基带信号与伪随机码序列进行乘积运算。
- 步骤3：将乘积结果进行滤波处理，得到宽带脉冲。
3.2 脉冲形状调制（PSM）PSM是一种通过调制脉冲形状来实现宽带通信的方法。
在UWB系统中，PSM通过改变脉冲的幅度、宽度和相位等参数来实现信息传输。
常见的PSM技术包括正弦调制、高斯调制和Hermite-Gauss调制等。
具体而言，PSM的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。
- 步骤2：根据基带信号的特性，设计合适的脉冲形状函数。
超宽带无线电中纳秒级脉冲产生汇报人：2023-12-21•引言•纳秒级脉冲产生原理•纳秒级脉冲产生电路设计目录•纳秒级脉冲产生实验研究•纳秒级脉冲产生在实际应用中的挑战与解决方案•结论与展望01引言超宽带无线电技术是一种无线通信技术，其脉冲宽度极窄，具有高速传输和低截获率等优点。
定义与特点超宽带无线电技术广泛应用于雷达、通信、探测等领域，尤其在军事领域具有重要价值。
应用领域超宽带无线电技术概述纳秒级脉冲可以极大提高无线通信的传输速率，满足高速数据传输的需求。
提高传输速率增强抗干扰能力实现低截获率纳秒级脉冲具有极窄的脉冲宽度，可以降低多径效应和干扰，提高通信的可靠性。
由于纳秒级脉冲的能量集中，其信号容易被敌方识别和截获，因此对于军事通信具有重要意义。
030201纳秒级脉冲产生的重要性02纳秒级脉冲产生原理利用电路中的电容和电感等元件，通过快速充放电过程，产生短暂的脉冲电流。
在某些半导体材料中，利用雪崩倍增效应可以产生纳秒级的脉冲电流。
脉冲产生的基本原理雪崩倍增效应脉冲电路纳秒级脉冲的产生方法利用激光束在特定材料中产生非线性效应，生成高强度、短脉冲的光信号。
基于电子学的脉冲产生方法利用高速开关、变阻器、反射镜等元件，产生高速变化的电流和电压，从而产生纳秒级脉冲。
纳秒级脉冲的宽度通常在几至几十纳秒之间。
脉冲宽度纳秒级脉冲的幅度通常很高，可以达到数千安培或更高。
脉冲幅度纳秒级脉冲的波形通常呈现出快速上升和下降的特点，类似于矩形波或梯形波。
脉冲波形脉冲的特性与参数03纳秒级脉冲产生电路设计确保电路在各种工作条件下都能稳定工作，避免出现振荡或失真。
稳定性要求电路在工作范围内保持较好的线性关系，以保证脉冲信号的准确性和一致性。
线性度根据超宽带无线电的应用需求，选择合适的带宽以支持高速数据传输。
带宽电路设计的基本原则电路结构与工作原理产生高频脉冲信号，作为纳秒级脉冲的源信号。
对源信号进行放大，以满足后续电路对脉冲幅度和功率的要求。
一种新的超宽带窄脉冲产生方法
朱满江;王玫
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2008(045)005
【摘要】超宽带(UWB)技术是通过持续时间极短的脉冲传送信息的无线新技术.本文采用数字集成芯片设计了低功耗的UWB脉冲发生器.实验获得了纳秒级的超短、快速前沿的单极性高斯型UWB脉冲,脉冲的峰峰值为0.77V,半宽度为455ps.该电路结构简单、体积小、电路稳定、易于集成,适用于短距离环境下的超宽带无线通
信系统.
【总页数】4页(P57-60)
【作者】朱满江;王玫
【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院,广西,桂林,541004;桂林电子科技
大学信息与通信学院,广西,桂林,541004
【正文语种】中文
【中图分类】TN782
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