專利名稱：一種窄脈沖的發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種窄脈沖的發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
超寬帶(UWBUltra Wideband)通信技術(shù)是一種新型的無線通信技術(shù)，它在高速室內(nèi)無線通信、目標(biāo)定位、測距和無線局域網(wǎng)等方面都有著潛在而廣泛的應(yīng)用。
在UWB通信系統(tǒng)中，一種常見的實(shí)現(xiàn)方案是采用脈沖無線電技術(shù)(IRImpulseRadio)，脈沖無線電技術(shù)直接采用持續(xù)時(shí)間極短的窄脈沖來產(chǎn)生超寬帶信號(hào)，窄脈沖的寬度通常只有幾百皮秒到幾納秒，因此信號(hào)頻譜可以在數(shù)GHz的頻帶范圍內(nèi)。采用這種窄脈沖實(shí)現(xiàn)的UWB通信系統(tǒng)又被稱為超寬帶脈沖無線電(UWBIR)。和傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，UWB IR通信技術(shù)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，例如結(jié)構(gòu)簡單、抗多徑干擾能力強(qiáng)、信號(hào)功率譜密度低、可以和其它系統(tǒng)共用頻帶等。
在UWB IR系統(tǒng)中，窄脈沖的產(chǎn)生是系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，UWB系統(tǒng)對(duì)脈沖發(fā)生電路的要求是電路復(fù)雜度低、功耗低、體積小、易于集成等。由于脈沖寬度通常很小，窄脈沖的產(chǎn)生有一定的難度，這也是UWB通信系統(tǒng)中研究熱點(diǎn)和關(guān)鍵所在。目前，脈沖實(shí)現(xiàn)方案通常有使用金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MESFET)技術(shù)、使用階躍二極管技術(shù)、使用Schottky二極管技術(shù)、傳輸線技術(shù)等。遺憾的是，上述的方法有的功耗太高、有的不利于集成、有的體積偏大、有的電路過于復(fù)雜、有的造價(jià)太高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種易于集成、功耗低、電路簡單的窄脈沖的發(fā)生裝置。
為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型采用三個(gè)差分放大器共同構(gòu)成以輸入信號(hào)電壓為變量的兩個(gè)雙曲正切函數(shù)的乘積，獲得窄脈沖。窄脈沖發(fā)生裝置包括-數(shù)字信號(hào)源其邊沿信號(hào)作為后續(xù)電路的激勵(lì)信號(hào)；-第一差分放大器其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；-第二差分放大器其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；
-第三差分放大器其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端分別與第一差分放大器的公共端和第二差分放大器的公共端相連；-恒流源與第三差分放大器的公共端相連，為第三差分放大器提供恒定電流。
-脈沖輸出端子T1、T2分別與第一差分放大器的輸出端和第二差分放大器的輸出端相連；工作時(shí)，第一差分放大器輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；第二差分放大器輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；第三差分放大器輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；三個(gè)差分放大器共同構(gòu)成以輸入信號(hào)電壓為變量的兩個(gè)雙曲正切函數(shù)的乘積形式，在脈沖輸出端子處獲得窄脈沖。
通常，在裝置中還設(shè)置有分壓器，其連接于信號(hào)源輸出端和第三差分放大器輸入端之間，這樣，通過調(diào)節(jié)分壓器的分壓比，可以改變產(chǎn)生窄脈沖的脈沖形狀，在一定的分壓比下，可以產(chǎn)生類似于高斯脈沖的窄脈沖。
本實(shí)用新型電路簡單，易于用集成電路實(shí)現(xiàn)，成本低，不需要微分器就能直接產(chǎn)生窄脈沖，產(chǎn)生的窄脈沖可以用于超寬帶系統(tǒng)中。


圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2是本實(shí)用新型的另一原理框圖；圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施電路圖；圖4是本實(shí)用新型產(chǎn)生的窄脈沖信號(hào)時(shí)域波形圖；圖5是本實(shí)用新型產(chǎn)生的窄脈沖信號(hào)時(shí)域波形圖和理想高斯脈沖的時(shí)域波形對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1，本實(shí)用新型的窄脈沖發(fā)生裝置包括-數(shù)字信號(hào)源101其邊沿信號(hào)作為后續(xù)電路的激勵(lì)信號(hào)；-第一差分放大器102其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；-第二差分放大器103其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；-第三差分放大器104其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端分別與第一差分放大器的公共端和第二差分放大器的公共端相連；
-恒流源106與第三差分放大器的公共端相連，為第三差分放大器提供恒定電流。
-脈沖輸出端子T1、T2分別與第一差分放大器102的輸出端和第二差分放大器103的輸出端相連；圖2所示的窄脈沖發(fā)生裝置，還包括分壓器105，分壓器105連接于信號(hào)源101輸出端和第三差分放大器104輸入端之間。
圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施電路圖。圖示具體實(shí)例中，數(shù)字信號(hào)源是一個(gè)數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，其上升沿從-20mV上升到20mV時(shí)需要1ns，這個(gè)邊沿信號(hào)作為后續(xù)電路的激勵(lì)信號(hào)。第一差分放大器102由三極管Q1、Q2組成，第二差分放大器103由三極管Q3、Q4組成，第三差分放大器104由三極管Q5、Q6組成，分壓器105由電阻R3和R4組成。
數(shù)字信號(hào)源的輸出端和三極管Q1和Q4的基極及分壓器電阻R3的一端共接；三極管Q1和Q2的發(fā)射極和三極管Q5的集電極共接；三極管Q3和Q4的發(fā)射極和三極管Q6的集電極共接；三極管Q5和Q6的發(fā)射極和恒流源的一端共接；三極管Q1和Q3的集電極和限流電阻R1及脈沖輸出端子T1共接；三極管Q2和Q4的集電極和限流電阻R2及脈沖輸出端子T2共接。
結(jié)合圖3，本實(shí)用新型的工作原理如下設(shè)三極管Q1和Q2的集電極電流分別為I1和I2，三極管Q3和Q4的集電極電流分別為I3和I4，三極管Q5和Q6的集電極電流分別為I5和I6，通過限流電阻R1的電流為IA，通過限流電阻R2的電流為IB，恒流源的電流為I，分壓器的輸出電壓為V2，數(shù)字信號(hào)源的輸入電壓為V1，Vt為熱電壓；根據(jù)差分放大器的傳輸特性，他們之間的關(guān)系為I5-I6＝I*Tanh(V2/(2*Vt))；I3-I4＝I6*Tanh(V1/(2*Vt))；I1-I2＝I5*Tanh(V1/(2*Vt))；另外，從電路中可知，IA＝I1+I3，IB＝I2+I4，V2＝V1*R4/(R3+R4)；因此可得IA-IB＝I*Tanh(V1/(2*Vt))*Tanh(V1*R4/(R3+R4)/(2*Vt))(1)則脈沖輸出端子T1和T2處就會(huì)產(chǎn)生如式(1)所示的窄脈沖，其波形圖如圖4所示。數(shù)字信號(hào)源的每個(gè)上升沿或下降沿就產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖信號(hào)。
如果合理選擇分壓器R3和R4的阻值，就可以控制產(chǎn)生的窄脈沖的形狀，例如取R4/(R3+R4)＝1.2，即可以取R4＝10歐姆，R3＝2歐姆，此時(shí)產(chǎn)生的窄脈沖和高斯脈沖就十分接近，產(chǎn)生的波形圖和理想高斯脈沖的對(duì)比圖如圖5所示。
權(quán)利要求1.一種窄脈沖的發(fā)生裝置，其特征在于該裝置包括-數(shù)字信號(hào)源(101)其邊沿信號(hào)作為后續(xù)電路的激勵(lì)信號(hào)；-第一差分放大器(102)其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；-第二差分放大器(103)其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端產(chǎn)生以輸入信號(hào)電壓為變量的雙曲正切函數(shù)；-第三差分放大器(104)其輸入端與數(shù)字信號(hào)源相連，其輸出端分別與第一差分放大器的公共端和第二差分放大器的公共端相連；-恒流源(106)與第三差分放大器的公共端相連，為第三差分放大器提供恒定電流；-脈沖輸出端子T1、T2分別與第一差分放大器(102)的輸出端和第二差分放大器(103)的輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于裝置中還設(shè)置有分壓器(105)，其連接于信號(hào)源輸出端和第三差分放大器輸入端之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種窄脈沖的發(fā)生裝置。該裝置包括數(shù)字信號(hào)源和與數(shù)字信號(hào)源相連的三個(gè)差分放大器及恒流源，工作時(shí)，利用三個(gè)差分放大器共同構(gòu)成以輸入信號(hào)電壓為變量的兩個(gè)雙曲正切函數(shù)的乘積，獲得窄脈沖。本實(shí)用新型電路簡單，易于用集成電路實(shí)現(xiàn)，成本低，不需要微分器就能直接產(chǎn)生窄脈沖，通過在裝置中設(shè)置分壓器，還可以直接產(chǎn)生類似于高斯脈沖的窄脈沖，產(chǎn)生的窄脈沖可以用于超寬帶系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H03K3/02GK2785257SQ20052010178
公開日2006年5月31日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者王勇 申請人:浙江大學(xué)