超宽带极窄脉冲设计与产生

《超宽带极窄脉冲设计与产生》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第28卷第3期2006年3月现代雷达ModemRadarV01．28No．3March200687电子电路超宽带极窄脉冲设计与产生+樊孝明，林基明，郑继禹，仇洪冰(桂林电子工业学院通信与信息工程系，广西桂林541004)【摘要】超宽带(uwB)技术是以持续时间极短的脉冲作为传输载体进行数据通信的无线新技术。基于BJT雪崩特性，本文采用并行同时触发的工作方式，设计并产生了高重复速率的UWB脉冲电路发生器，极大地减少了时延，缩短了上升时间，提高了脉冲的幅度，并从等效电路法的观点分trg-gg了脉冲的特性参数，理论结果与实测结果具

2、有较好的一致性。【关键词】超宽带；雪崩倍增；脉冲发生器；同时触发；等效电路中图分类号：TN952文献标识码：ADesignandGenerationofUWBPulseFANXiao-ming。LINJi—ming。ZHENGJi-yu。QIUHong—bing(Dept．ofCommunicationandInformationEngineering，GuangxiGuilin541004。China)【Abstract】Ultra-Wideband(UWB)technologyisanovelwirelessdatacommun

3、icationtechnology-whichUSeSverynar-rowpulseastransmissioncarrier．Basingonthecharacteristicsofavalanchetransistor。synchronoustriggeringmodeisadopted-andthenanosecondandsub·nanosecondUWBpulsesaredesignedandgenerated．ThecharacteristicparametersofUWBpulseareanalyzedandcalc

4、ulatedfromanequivalentcircuit．Goodagreementbetweenthemeasuredandcalculatedresultsisachieved．【Keywords】ultrawideband；avalanchemultiplication；pulsegenerator；synchronoustriggering；equivalentcircuit0引言超宽带技术(Ultra—Wideband，UWB)是以持续时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¨j。由于脉冲持续时间极

5、短，导致信号带宽极大，可达数GHz。该技术同传统技术相比较，具有低功耗、低成本、低检测／截获概率、低复杂性以及易于实现等优点，使其在精确定位、探地雷达、无损检测、无线通信等诸多领域有着重要的应用。2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)正式批准了UWB技术用以商业用途，引起了业界广泛关注，各国竞相开展了UWB技术的研究工作。UWB技术实现的关键之一是如何设计并产生可以控制的UWB极窄脉冲，UWB脉冲形式是多种多样的，文献[2]中介绍利用SRD和传输线的基本原理产生了单周高斯脉冲，但产生幅度比较低。本文利用晶体管雪崩区工作的基本原

6、理旧J，设计并产生了持续时间极短的UWB单极性脉冲，并从理论上进行了分析，理论分析结果和实验结果惊人相似。1UWB极窄脉冲的产生原理与传统无线发射机结构相比，UWB发射机结构相}收稿日期：2005-07-26修订日期：2006-01-07基金项目：国家自然科学基金资助项目(60372037)对比较简单，如图l所示。从图中可以发现，UWB发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

7、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，是UWB系统中独特的关键部件之一。UWB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，脉冲持续时间越短，导致脉冲所扩展的带宽就越宽。图1UWB发射器万方数据88现代雷达28卷可以产生纳秒、皮秒级窄脉冲的高速器件有隧道二极管、阶跃恢复二极管、雪崩晶体管等器件。其中隧道二极管和阶跃恢复二极管所产生的脉冲，上升时问可以达到几十到几百皮秒，但其幅度较小，一般为几百毫伏的量级。而雪崩晶体管产生的脉冲，上升时间可以达1～2ns，输出脉冲幅

8、度可以达到几十伏。本文利用了高速开关晶体管雪崩特性，在雪崩导通瞬间，电流呈“雪崩”式迅速增长，从而获得陡峭前沿的窄脉冲。在电路设计中，采用多个晶体管串行级联并行同时触发的工作方式，缩短了各管的雪崩延迟时间，加快了雪崩放电过程，从而达到