專利名稱：一種基于數(shù)字電路的超寬帶脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高速率數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，尤其涉及一種基于數(shù)字電路的無線超寬帶脈沖發(fā)生器。
背景技術(shù)：
超寬帶脈沖的生成方法主要分為兩大方式數(shù)字方式和模擬方式，如今人們對利用半導(dǎo)體器件生成脈沖的模擬方式已經(jīng)做了大量的研究和實(shí)驗(yàn)。利用半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)超寬帶脈沖的原理是利用了半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性，把高速半導(dǎo)體器件等效為開關(guān)，從而利用儲能元件充放電得到短持續(xù)時(shí)間的信號，再經(jīng)過脈沖成形網(wǎng)絡(luò)，從而得到符合要求的脈沖。比較常見的半導(dǎo)體器件有三種雪崩三極管、隧道二極管和階躍恢復(fù)二極管。雪崩三極管是一種雙極性晶體管，常常設(shè)計(jì)工作在雪崩擊穿模式下。這種晶體管能夠產(chǎn)生寬度在150ns級，電壓高達(dá)幾千伏的窄脈沖。但是，實(shí)現(xiàn)這樣的窄脈沖，晶體管需要收集到70-300伏的偏置電壓，這在超寬帶通信系統(tǒng)中是很不合理的。隧道二極管是一種特殊的二極管，PN結(jié)兩側(cè)的雜質(zhì)濃度很高，而PN結(jié)耗盡層很薄。隧道電流和齊納電流交替作用是隧道二極管的重要特性。利用隧道二極管的特殊的開關(guān)特性，可以獲得上升時(shí)間達(dá)幾十至幾百皮秒的脈沖，但幅度一般只有毫伏級，其具有低阻抗、低電壓輸出兩個(gè)終端的缺點(diǎn)。階躍恢復(fù)二極管具有很快的開關(guān)特性。階躍恢復(fù)二極管在高頻或突變電壓激勵(lì)下，正向?qū)〞r(shí)貯存著大量的電荷，而轉(zhuǎn)到反向電壓時(shí)，這些貯存的電荷返回原處，形成很大的反向電流，一直到貯存的電荷接近耗盡，反向電流迅速減小，并立即恢復(fù)到反向截止?fàn)顟B(tài)。但是使用階躍恢復(fù)二極管來產(chǎn)生窄脈沖具有重復(fù)頻率低和不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，很難適應(yīng)高速傳輸。

實(shí)用新型內(nèi)容發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種脈沖寬度可調(diào)、 脈沖重復(fù)頻率可調(diào)、且調(diào)制方式可選的基于數(shù)字電路的超寬帶窄脈沖發(fā)生器。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種基于數(shù)字電路的超寬帶脈沖發(fā)生器，包括產(chǎn)生方波時(shí)鐘信號的時(shí)鐘源、將方波時(shí)鐘信號分配為兩路相同的時(shí)鐘信號的時(shí)鐘分配器、分別接受兩路時(shí)鐘信號的第一延時(shí)器及第二延時(shí)器、輸出差分信號的與門、控制超寬帶窄脈沖的頻譜分量的濾波網(wǎng)絡(luò)、對調(diào)制方式進(jìn)行選擇的選擇器、和發(fā)射超寬帶窄脈沖的天線，所述時(shí)鐘源的輸出端與時(shí)鐘分配器的輸入端相連接，所述時(shí)鐘分配器的兩個(gè)時(shí)鐘信號輸出端分別與第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的輸入端相連接，所述第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的輸出端與與門的兩個(gè)輸入端相連接，所述與門的輸出端與濾波網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連接，所述濾波網(wǎng)絡(luò)的輸出端與選擇器的輸入端相連接，所述選擇器的輸出端與天線的輸入端相連接。[0010]所述時(shí)鐘源產(chǎn)生的方波時(shí)鐘信號、經(jīng)時(shí)鐘分配器分配產(chǎn)生的兩路時(shí)鐘信號、第一延時(shí)器和第二延時(shí)器輸出的時(shí)鐘信號、以及與門輸出的信號均為差分信號，經(jīng)與門輸出的差分信號的兩端均接入到濾波網(wǎng)絡(luò)，濾波網(wǎng)絡(luò)的兩路輸出信號為滿足頻段要求的、極性相反的超寬帶脈沖信號；基帶數(shù)據(jù)通過對選擇器的兩個(gè)通道的選擇來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)制。時(shí)鐘源用于產(chǎn)生方波時(shí)鐘信號(即用于生成超寬帶脈沖所需的參考時(shí)鐘)，其產(chǎn)生的方波時(shí)鐘信號頻率也就決定了生成脈沖的重復(fù)頻率；因此，通過對時(shí)鐘源的頻率控制， 可以實(shí)現(xiàn)對脈沖重復(fù)頻率的控制。時(shí)鐘分配器用于分配輸出兩路相同的時(shí)鐘信號。第一延時(shí)器和第二延時(shí)器分別控制經(jīng)時(shí)鐘分配器分配出的兩路相同的時(shí)鐘信號的延時(shí)時(shí)間，第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的延時(shí)時(shí)間需設(shè)定為不同的值，這樣經(jīng)過與門后就會產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖，該窄脈沖的寬度由有第一延時(shí)器和第二延時(shí)器設(shè)定的延時(shí)時(shí)間差值決定；因此，通過對第一延時(shí)器和第二延時(shí)器之間的相對延時(shí)時(shí)間的控制，可以實(shí)現(xiàn)對脈沖寬度的控制。與門將經(jīng)第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的時(shí)鐘信號進(jìn)行相與，從而輸出超寬帶脈沖。濾波網(wǎng)絡(luò)用于控制超寬帶脈沖的頻譜分量，起到脈沖成形的作用。通過對選擇器的設(shè)置，可以選擇調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)OOK調(diào)制或者雙極性調(diào)制。天線用于發(fā)射超寬帶窄脈沖。有益效果本實(shí)用新型提供的基于數(shù)字電路的超寬帶脈沖發(fā)生器，充分利用數(shù)字電路的可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)了一種脈沖波形可調(diào)、脈沖重復(fù)頻率較高、調(diào)制方式可選的超寬帶脈沖發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠適用于無線超寬帶的傳送，實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)輸送傳輸。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為濾波網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。如圖1所示為一種基于數(shù)字電路的超寬帶脈沖發(fā)生器，包括產(chǎn)生方波時(shí)鐘信號的時(shí)鐘源、將方波時(shí)鐘信號分配為兩路相同的時(shí)鐘信號的時(shí)鐘分配器、分別接受兩路時(shí)鐘信號的第一延時(shí)器及第二延時(shí)器、輸出差分信號的與門、控制超寬帶窄脈沖的頻譜分量的濾波網(wǎng)絡(luò)、對調(diào)制方式進(jìn)行選擇的選擇器、和發(fā)射超寬帶窄脈沖的天線，所述時(shí)鐘源的輸出端與時(shí)鐘分配器的輸入端相連接，所述時(shí)鐘分配器的兩個(gè)時(shí)鐘信號輸出端分別與第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的輸入端相連接，所述第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的輸出端與與門的兩個(gè)輸入端相連接，所述與門的輸出端與濾波網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連接，所述濾波網(wǎng)絡(luò)的輸出端與選擇器的輸入端相連接，所述選擇器的輸出端與天線的輸入端相連接。其中，時(shí)鐘源采用NB4N507A時(shí)鐘綜合器，在參考晶振頻率一定的條件下，時(shí)鐘源輸出頻率可調(diào)節(jié)的方波時(shí)鐘信號，其輸出的時(shí)鐘信號頻率范圍為50MHz-200MHz，輸出電平為PECL電平；時(shí)鐘分配器采用MC100LVEP11分配器，為一種1 2差分分配器，其工作的最高頻率大于3. OGHz ；第一延時(shí)器和第二延時(shí)器都采用MC100EP196B可編程延時(shí)器，第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的延時(shí)可調(diào)性可實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的可調(diào)性；與門采用MC100EP05差分與門，其最大工作頻率大于3. OGHz ；濾波網(wǎng)絡(luò)是用電容、電感構(gòu)成的濾波器，其具體結(jié)構(gòu)如圖 2所示，利用該濾波網(wǎng)絡(luò)可以利用差分PECL實(shí)現(xiàn)極性相反的超寬帶脈沖，為實(shí)現(xiàn)雙極性調(diào)制做準(zhǔn)備；選擇器采用ADG904數(shù)據(jù)選擇器，利用ADG904的數(shù)據(jù)選擇特性和使能特性可以實(shí)現(xiàn)雙極性調(diào)制和開關(guān)鍵控調(diào)制；天線采用微帶超寬帶天線。整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)在FPGA的控制下進(jìn)行工作，通過FPGA對時(shí)鐘源和選擇器進(jìn)行控制。 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種基于數(shù)字電路的超寬帶脈沖發(fā)生器，其特征在于該脈沖發(fā)生器包括產(chǎn)生方波時(shí)鐘信號的時(shí)鐘源、將方波時(shí)鐘信號分配為兩路相同的時(shí)鐘信號的時(shí)鐘分配器、分別接受兩路時(shí)鐘信號的第一延時(shí)器及第二延時(shí)器、輸出差分信號的與門、控制超寬帶窄脈沖的頻譜分量的濾波網(wǎng)絡(luò)、對調(diào)制方式進(jìn)行選擇的選擇器和發(fā)射超寬帶窄脈沖的天線，所述時(shí)鐘源的輸出端與時(shí)鐘分配器的輸入端相連接，所述時(shí)鐘分配器的兩個(gè)時(shí)鐘信號輸出端分別與第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的輸入端相連接，所述第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的輸出端與與門的兩個(gè)輸入端相連接，所述與門的輸出端與濾波網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連接，所述濾波網(wǎng)絡(luò)的輸出端與選擇器的輸入端相連接，所述選擇器的輸出端與天線的輸入端相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于數(shù)字電路的超寬帶脈沖發(fā)生器，包括產(chǎn)生方波時(shí)鐘信號的時(shí)鐘源、將方波時(shí)鐘信號分配為兩路相同的時(shí)鐘信號的時(shí)鐘分配器、第一延時(shí)器及第二延時(shí)器、與門、濾波網(wǎng)絡(luò)、對調(diào)制方式進(jìn)行選擇的選擇器和天線，時(shí)鐘源通過時(shí)鐘分配器分別與第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的輸入端相連接，第一延時(shí)器和第二延時(shí)器的輸出端與與門的兩個(gè)輸入端相連接，與門的輸出端通過濾波網(wǎng)絡(luò)、選擇器與天線相連接。本實(shí)用新型提供的基于數(shù)字電路的超寬帶脈沖發(fā)生器，充分利用數(shù)字電路的可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)了一種脈沖波形可調(diào)、脈沖重復(fù)頻率較高、調(diào)制方式可選的超寬帶脈沖發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠適用于無線超寬帶的傳送，實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號H03K7/10GK202206353SQ201120309408
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者吳亮, 張?jiān)阼? 黃沁 申請人:東南大學(xué)