基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器，包括时钟源、驱动电路、微分电路、SRD高斯窄脉冲发生电路，由时钟源产生的时钟激励信号通过依次连接的驱动电路、微分电路和SRD高斯窄脉冲发生电路后形成窄脉冲信号，二阶微分高斯脉冲成形电路位于所述SRD高斯窄脉冲发生电路与负载之间，所述窄脉冲信号经过二阶微分高斯脉冲成形电路输出亚纳秒级、二阶微分高斯脉冲信号。采用本发明专利技术的技术方案，其产生的有益效果是脉冲的直流分量及低频分量较小，频谱利用率高，另外采用平面电路设计，电路简单、体积小易于集成，适合短距离超宽带无线通信系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脉冲信号产生
，具体涉及一种基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器，为超宽带无线通信系统提供高辐射效率的脉冲信号。
技术介绍
超宽带技术是一种通过纳秒级窄脉冲信号进行数据通信的无线技术，在这类通信体制中，脉冲无需调制到载波上，而是通过调制脉冲的位置(PPM调制)、脉冲幅度(PAM)、脉冲的开关(OOK)等实现通信。由于其具有高速率、低功耗和低成本等优点，使其在精确定位、探地雷达、无损检测等诸多领域有着光明的应用前景。在超宽带通信的各项关键技术中，窄脉冲信号产生技术一直是射频电路研究领域中备受关注的技术问题。目前，获取窄脉冲的方法主要有两大类:一类采用半导体集成电路，体积小，成本低，但功率容量小、频率响应窄；另一类利用雪崩晶体管、阶跃恢复二极管(SRD)、隧道二极管等高速电子器的非线性效应产生窄脉冲。其中，SRD是窄脉冲发生器设计中最为常用的半导体二极管，具有响应速度快、重复速率高等优势。在基于SRD的窄脉冲发生器设计中，多数的设·计方案用来产生高斯脉冲，但是，高斯脉冲有很大的直流分量，直流分量不能通过天线辐射出去，因此高斯脉冲的频谱利用率低下。将高斯脉冲进行微分，能有效的消除直流分量，且随着微分阶数的增加，脉冲的能量谱密度向频率高端移动，提高了频谱利用率。文献“ULTRAWIDEBAND MONOCYCLE PULSE GENERATOR WITH DUAL RESISTIVELOADED SHUNT STUBS”(Ma TG, Wu C J, Cheng P K, et al.Ultra-wideband monocyclepulse generator with dual resistive loaded shunt stubs[J].Microwave andOptical Technology Letters, 2007, 49(2): 459-462.)给出了一种基于 SRD 串联结构的一阶微分窄脉冲产生电路。该电路采用双并联枝节获得了一阶微分的窄脉冲，双电阻加载使脉冲的振铃更小，但脉冲的峰峰值不足600mV，电压转换率较低。文献“NOVEL LOW COST HIGHER ORDER DERIVEACTIVE GAUSSIAN PULSE GERAT0RCIRCUIT，，(Low Z N, Cheong J H, Law C L.Novel low cost higher order derivativeGaussian pulse generator circuit[C]//Communications Systems, 2004.1CCS 2004.The Ninth International Conference on.1EEE, 2004: 30-34.)给出了一种基于并联SRD结构产生高斯窄脉冲，通过5阶的带通滤波器成形，实现了高阶微分的高斯脉冲，但是带通滤波器成形网络增加了电路尺寸，提高了成本。从目前的研究来看，电压转换率高、结构简单的高阶微分高斯脉冲发生器还没有理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以提高频谱利用率，且电路结构简单、脉冲对称性好、振铃较小，适合应用于短距离超宽带无线通信系统的基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，该基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器，包括时钟源、驱动电路、微分电路、SRD高斯窄脉冲发生电路，由时钟源产生的时钟激励信号通过依次连接的驱动电路、微分电路和SRD高斯窄脉冲发生电路后形成窄脉冲信号，二阶微分高斯脉冲成形电路位于所述SRD高斯窄脉冲发生电路与负载之间，所述窄脉冲信号经过二阶微分高斯脉冲成形电路输出亚纳秒级、二阶微分高斯脉冲信号。本专利技术进一步的改进在于，所述时钟源采用有源时钟振荡器，由直流电源DC、时钟振荡器和串联电阻Rs构成，输出方波信号。时钟源选用有源晶振，由直流电源DC、时钟振荡器和串联电阻Rs构成；直流电源DC的负端接地，正端接时钟振荡器的电源端，时钟振荡器的接地端接地，输出端串接电阻Rs,时钟振荡器的输出为方波信号。本专利技术进一步的改进在于，所述驱动电路采用集成电路，加速有源时钟振荡器输出方波信号的上升沿和下降沿。本专利技术进一步的改进在于，所述微分电路由串联电容Cl和并联电阻Rl构成。采用微分电路代替了直流偏置网络，使电路结构更简单，为了增加脉冲输出幅度，通常需要为SRD高斯窄脉冲发生电路提供直流偏置，微分电路在触发源由低电平向高电平跳变时产生正的尖脉冲，触发源由高电平向低电平跳变时产生负的尖脉冲，微分电路产生的正、负尖脉冲分别为SRD提供正向及反向偏置。本专利技术进一步的改进在于，所述SRD高斯窄脉冲发生电路由并联阶跃恢复二极管SRDl、串联电容C2、并联电阻R2、串联阶跃恢复二极管SRD2构成。 其中，阶跃恢复二极管SRDl正端与微分电路输出端连接，负端接地，串联电容C2用于阶跃恢复二极管SRDl和阶跃恢复二极管SRD2之间的耦合，电阻R2用于调整阻抗匹配，该SRD高斯窄脉冲发生电路用于产生窄脉冲信号，其产生窄脉冲信号的过程如下:时钟信号为高电平，阶跃恢复二极管SRDl导通，负载短路输出为0 ;时钟信号由高电平向低电平跳变时，微分电路产生负的尖脉冲，为阶跃恢复二极管SRDl提供反向偏置电压，由于SRD的反向恢复阶跃特性，加速了负脉冲的下降沿，阶跃恢复二极管SRDl迅速截止，负脉冲经电容C2耦合至阶跃恢复二极管SRD2，阶跃恢复二极管SRD2反向偏置，产生反向电流流过负载，在负载上形成窄脉冲。本专利技术进一步的改进在于，所述二阶微分高斯脉冲成形电路由微带短路枝节、串联电容C3构成。二阶微分高斯脉冲成形电路，利用终端短路微波传输线的反射特性，在SRD高斯窄脉冲发生电路的输出端，反射脉冲和输出脉冲叠加，先形成一阶脉冲，输出耦合电容C3具有高通滤波特性，该电容C3和负载构成微分网络，最终的输出端脉冲为二阶微分高斯脉冲。本专利技术能够产生亚纳秒级二阶微分的脉冲信号，由于时域上脉冲宽度很窄，在频域上能够得到丰富的谐波分量，其功率-1OdB带宽约5.6GHz，脉冲的直流分量及低频分量较小，频谱利用率高，另外采用平面电路设计，电路简单、体积小易于集成，适合短距离超宽带无线通信系统。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明: 图1是二阶微分脉冲发生器原理框 图2是本专利技术基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器电原理 图3是本专利技术阶跃恢复二极管SRDl锐化负脉冲下降沿波形； 图4是本专利技术阶跃恢复二极管SRD2形成的高斯窄脉冲波形 图5是本专利技术完整电路输出脉冲波形的仿真结果 图6是本专利技术完整电路输出脉冲波形的实测结果 其中:1-时钟源，2-驱动电路，3-微分电路，4-SRD高斯窄脉冲发生电路，5-二阶微分高斯脉冲成形电路，6-SMA输出接头。具体实施例方式如图1所示，整个电路由时钟源1、驱动电路2、微分电路3、SRD高斯窄脉冲发生电路4、二阶微分高斯脉冲成形电路5构成，时钟源I选用有源晶振，由直流电源DC和时钟振荡器构成，直流电源DC的负端接地，正端接时钟振荡器的电源端，时钟振荡器的接地端接地，输出端串接约IOQ的电阻Rs，时钟振荡器的输出为方波信号。如图2所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器，包括时钟源（1）、驱动电路（2）、微分电路（3）、SRD高斯窄脉冲发生电路（4），其特征在于：由时钟源（1）产生的时钟激励信号通过依次连接的驱动电路（2）、微分电路（3）和SRD高斯窄脉冲发生电路（4）后形成窄脉冲信号，二阶微分高斯脉冲成形电路（5）位于所述SRD高斯窄脉冲发生电路（4）与负载之间，所述窄脉冲信号经过二阶微分高斯脉冲成形电路（5）输出亚纳秒级、二阶微分高斯脉冲信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器，包括时钟源(I )、驱动电路(2)、微分电路(3)、SRD高斯窄脉冲发生电路(4)，其特征在于:由时钟源(I)产生的时钟激励信号通过依次连接的驱动电路(2)、微分电路(3)和SRD高斯窄脉冲发生电路(4)后形成窄脉冲信号，二阶微分高斯脉冲成形电路(5)位于所述SRD高斯窄脉冲发生电路(4)与负载之间，所述窄脉冲信号经过二阶微分高斯脉冲成形电路(5)输出亚纳秒级、二阶微分高斯脉冲信号。2.根据权利要求1所述的基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器，其特征在于:所述时钟源(I)采用有源时钟振荡器，由直流电源DC、时钟振荡器和串联电阻Rs构成，输出方波信号。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冀，
申请(专利权)人：李冀，
类型：发明
国别省市：