基于SRD的超宽带脉冲产生与设计

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1、第!"卷第"期桂林电子工业学院学报#$%&!"’($&"!))"年*)月+,-./01,23-414/-/456.7489,2616:8.,/4:86:;/,1,39<=>&!))"基于?@A的超宽带脉冲产生与设计B陈振威’郑继禹C桂林电子工业学院通信与信息工程系’广西桂林"D*))DE摘要F超宽带无线通信技术是一种利用纳秒及亚纳秒量级的极窄脉冲作为传输载体的无线技术G文中利用?@AC阶跃恢复二极管E与微波传输线’通过错位对消的方法设计与制作了HIJ脉冲发生器G对电路的仿真结果和测量结果进行了比较分析’

2、成功地产生了纳秒级宽度的HIJ极窄脉冲信号’对今后利用阶跃恢复二极管和微带线产生窄脉冲有较好的参考价值G关键词F超宽带K阶跃恢复二极管K微波传输线中图分类号FL(M*D&!文献标识码FN文章编号F*))*OPDQPC!))"E)"OQRO)D引言产生^_C*)‘*!_E量级的超短脉冲’目前主要有两种方法F一是采用光导开关形式的光导脉冲源’二超宽带技术CH%>STOIUVWXTYV’HIJE是一种通是利用半导体器件的非线性开关特性G前者的主要特过亚纳秒极窄脉冲信号进行数据通信的无线技术’由点是功率高’产生

3、脉冲宽度可以达到abC*)‘*"_E量于其具有高速率Z低功耗和低成本等优点’使其在精级’主要应用在高功率超宽带辐射中G后者的特点是确定位Z探地雷达Z无损检测Z无线通信等诸多领域有功率较低’但电路实现简单’体积小’能耗低’易于集着重要的应用GHIJ技术最初是在二十世纪六十年成’特别适用于民用的小功率通信中G现有的文献中代作为军用雷达技术开发出来的’早期主要应用在军大多数用雪崩管来实现’本文介绍利用阶跃恢复二极管和微带线结合的方式来产生超短脉冲的方法[!事领域[*’并G目前超宽带技术在通信领域的应用得到

4、了极大的发展G随着近年现代微电子技术的进步和高速在仿真和实测中得到了认证G器件的发展’超宽带无线电技术开始走向商业化G*&!阶跃恢复二极管的工作原理及其特性本文就超宽带技术中的超宽带脉冲信号的产生阶跃恢复二极管C?@A’?>W^@W=$cWSdAU$VWE在与设计进行了电路设计Z仿真Z实验与测试’成功产生高频或突变电压激励下’正向导通时贮存着大量的电了脉冲宽度为M])^_的超宽带窄脉冲G电路具有结构荷’而转到反向电压时’这些贮存的电荷返回原处’形简单Z体积小Z成本低Z等优点’适合于高速短距离环成很大的反

5、向电流G直到贮存的电荷接近耗完时’反境下的超宽带无线系统G向电流迅速减小’并立即恢复到正常的反向截止状态’这种现象称为阶跃恢复G阶跃管的直流伏安特性*超宽带脉冲信号产生的电路设计和普通二极管相同G但当外加电压由正迅速变负时’反向后的电流恢复过程非常迅速[QG图*给出了在正*&*HIJ窄脉冲的产生原理弦波激励下的阶跃管与检波管的电流波形图可作比窄脉冲发生器在超宽带无线通信系统中占据着较G由图可见’对于阶跃管来说’在负半周的某一时刻极其重要的地位’是HIJ系统中独特的关键部件之产生了电流的跳变’因此就有可

6、能在外电路中形成一一G脉冲源产生的无载频窄脉冲信号有两个突出的特个很窄的脉冲’从而可利用阶跃管构成脉冲发生器G点F一是激励信号的波形具有陡峭前沿的短脉冲K二阶跃管详细的工作原理Z特性和制作工艺等问题’在是信号包括很宽的频谱’从直流到微波波段G文献[D’"中有详细介绍GB收稿日万方数据期F!))"e)Re*Q作者简介F陈振威C*MPMOE’男’广东东莞人’桂林电子工业通信与信息工程系硕士研究生’研究方向为无线通信&第3期陈振威等6基于<-=的超宽带脉冲产生与设计0W阶跃二极管是电子开关的一种形式!描述其

7、工作+10脉冲发生器设计原理的等效电路必须包括正向和反向偏置两种工作图0为脉冲产生电路图%该电路主要由一个方式"#$%在正向偏置条件下!等效电路由一个较大的<-=管和两段微带线组成%脉冲源提供频率为+4>扩散电容与一个电阻组成%该扩散电容用于计算大量的方波信号!方波信号经过<-=管产生一个阶跃脉电荷存储!而电阻用于计算可能的正向电流%在反向冲!阶跃脉冲传输到结点?处将分别向传输线@和偏置时!流过极小的稳态电流!反向偏置等效电流几传输线A传输%在@中传播的阶跃脉冲在传输线@乎完全由耗尽电容组成&如图’所示

8、(!正向和反向偏的末端将以相反的幅度的正脉冲反射回结点&短路线置电路由一个开关相结合!就得到一个完整的等效电的特性(!并向输出端传播%利用错位对消方法!在负路%开关在正向偏置时是闭合的!而且在反向偏置开载上这个正脉冲和负脉冲结合!形成窄脉冲输出%其形成过程如图5所示%始时继续闭合直至电容)上的所有电荷均放完%*图0脉冲产生电路图图+正弦波激励下的阶跃管与检波管的电流波形图图’中)是二极管的电荷存储电容!它表明二*极管正向导通时!存储电荷与电