本發(fā)明涉及一種亞周期微波脈沖序列發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

超寬帶技術(shù)(uwb)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型的微波通信技術(shù)，超寬帶脈沖具有數(shù)ghz量級(jí)的帶寬，且其脈沖擁有快速的上升和下降沿。亞周期微波脈沖是震蕩周期小于1個(gè)周期的超寬帶微波脈沖，具有穿透力強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，頻帶較寬，反隱身能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，非常適合短距離通信，而且已廣泛的應(yīng)用在諸如隱蔽通信，穿墻雷達(dá)，探測(cè)雷達(dá)等方面。超寬帶亦可運(yùn)用于對(duì)原子的操控，例如可以運(yùn)用微波脈沖序列作用于原子，進(jìn)而對(duì)其量子態(tài)進(jìn)行操控，實(shí)現(xiàn)原子的能級(jí)躍遷、布居數(shù)轉(zhuǎn)移，其對(duì)亞周期內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)與物質(zhì)相互作用的研究起到重要的作用。

現(xiàn)有的運(yùn)用較多的產(chǎn)生單周期或亞周期脈沖的方法主要有兩種，即基于雪崩二極管的雪崩效應(yīng)產(chǎn)生單周期或亞周期脈沖和利用隧道二極管的隧穿效應(yīng)產(chǎn)生單周期或亞周期脈沖。這兩種方法都是基于電路方法產(chǎn)生的，用這兩種方法產(chǎn)生可以產(chǎn)生納秒和亞納秒級(jí)別的脈沖。但是由于這兩方法在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要的元器件比較多，脈沖在傳輸過(guò)程中波形會(huì)發(fā)生較大畸變，例如脈沖尾部抖動(dòng)或振鈴現(xiàn)象比較嚴(yán)重。因此在實(shí)際研究和脈沖的實(shí)際應(yīng)用中將帶來(lái)諸多不便之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供用于冷原子量子態(tài)操控的亞周期微波脈沖序列發(fā)生裝置。

冷原子量子態(tài)操控的亞周期微波脈沖序列發(fā)生裝置，其特征在于：包括依次連接的dds激勵(lì)源單元1、功率放大器2、srd信號(hào)發(fā)生及整形電路3、寬帶天線4；所述的srd信號(hào)發(fā)生及整形電路3包括脈沖發(fā)生電路31和脈沖整形電路32；

脈沖發(fā)生電路31包括：dds激勵(lì)源v1的正極與調(diào)諧電容c1第一端和激勵(lì)電感l(wèi)1第一端相連并與地相連，dds激勵(lì)源v1的負(fù)極與調(diào)諧電容c1的第二端、階躍恢復(fù)二極管srd正極都接地；激勵(lì)電感l(wèi)1第二端與第一電阻r1第一端和srd負(fù)極以及第一隔直電容c2的第一端相連，第一負(fù)載電阻r1的第二端與第一直流偏置電壓v2正極相連，第一直流偏置電壓v2負(fù)極接地；第一隔直電容c2的第二端作為脈沖發(fā)生電路31的輸出端連接脈沖整形電路32的第一肖特基二極管scr1的正極；

脈沖整形電路32包括：第一肖特基二極管scr1的負(fù)極與第二電阻r2第一端和第二隔直電容c3第一端相連；第二隔直電容c3的第二端連接第二肖特基二極管scr2負(fù)極、第三隔直電容c4的第一端、第四電阻r4的第一端；第三隔直電容c4的第二端連接第三電阻r3的第一端，第四電阻r4的第二端連接第二直流偏置電壓v3的負(fù)極，第二直流偏置電壓v3的正極、第三電阻r3的第二端、第二電阻的第二端、第二肖特基二極管scr2的正極都接地。

為了得到相鄰兩個(gè)脈沖時(shí)間間隔更短的脈沖序列以及簡(jiǎn)化亞周期微波脈沖序列發(fā)生裝置并產(chǎn)生脈寬更窄的單周期或亞周期微波脈沖，本發(fā)明利用dds產(chǎn)生可調(diào)控頻率的激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)脈沖發(fā)生裝置中的階躍恢復(fù)二極管(srd)，產(chǎn)生單個(gè)脈沖寬度在百皮秒級(jí)別的亞周期脈沖序列，并使用整形元器件和調(diào)節(jié)元器件，將產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行整形，減小了由于電路中阻抗不嚴(yán)格匹配和元器件引起的脈沖尾部振蕩現(xiàn)象，得到形狀較好的脈沖，從而得到不同的脈沖序列。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：利用dds的可調(diào)節(jié)頻率的特征產(chǎn)生一特定頻率的激勵(lì)信號(hào)，然后通過(guò)功率放大器對(duì)其功率進(jìn)行放大，將該放大的激勵(lì)信號(hào)傳送至階躍恢復(fù)二極管(srd)，利用階躍恢復(fù)二極管(srd)的階躍電流關(guān)斷特性產(chǎn)生單個(gè)寬度在百皮秒左右的亞周期微波脈沖序列，并在基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖產(chǎn)生電路部分加入一0.1-0.5pf的小電容作為電路的調(diào)諧電容，用來(lái)調(diào)節(jié)電路的諧振頻率，然后在脈沖產(chǎn)生部分后加入電阻，肖特基二極管作為整形部分的主要器件對(duì)脈沖進(jìn)行整形。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明解決了以往亞周期脈沖產(chǎn)生時(shí)脈沖之間的時(shí)間間隔較長(zhǎng)的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)節(jié)dds可以得到不同時(shí)間間隔的脈沖序列，且脈沖發(fā)生裝置得到了簡(jiǎn)化，其操作簡(jiǎn)便，實(shí)施更加容易，能產(chǎn)生脈寬更窄(在百皮秒內(nèi))的脈沖；并通過(guò)加入脈沖整形部分，解決了以往脈沖嚴(yán)重拖尾的現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖。

圖2是正弦波激勵(lì)下srd的電流關(guān)斷特性圖。

圖3是srd信號(hào)發(fā)生及整形電路的電路圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

冷原子量子態(tài)操控的亞周期微波脈沖序列發(fā)生裝置，其特征在于：包括依次連接的dds激勵(lì)源單元1、功率放大器2、srd信號(hào)發(fā)生及整形電路3、寬帶天線4；所述的srd信號(hào)發(fā)生及整形電路3包括脈沖發(fā)生電路31和脈沖整形電路32；

脈沖發(fā)生電路31包括：dds激勵(lì)源v1的正極與調(diào)諧電容c1第一端和激勵(lì)電感l(wèi)1第一端相連并與地相連，dds激勵(lì)源v1的負(fù)極與調(diào)諧電容c1的第二端、階躍恢復(fù)二極管srd正極都接地；激勵(lì)電感l(wèi)1第二端與第一電阻r1第一端和srd負(fù)極以及第一隔直電容c2的第一端相連，第一電阻r1的第二端與第一直流偏置電壓v2正極相連，第一直流偏置電壓v2負(fù)極接地；第一隔直電容c2的第二端作為脈沖發(fā)生電路31的輸出端連接脈沖整形電路32的第一肖特基二極管scr1的正極；

脈沖整形電路32包括：第一肖特基二極管scr1的負(fù)極與第二電阻r2第一端和第二隔直電容c3第一端相連；第二隔直電容c3的第二端連接第二肖特基二極管scr2負(fù)極、第三隔直電容c4的第一端、第四電阻r4的第一端；第三隔直電容c4的第二端連接第三電阻r3的第一端，第四電阻r4的第二端連接第二直流偏置電壓v3的負(fù)極，第二直流偏置電壓v3的正極、第三電阻r3的第二端、第二電阻的第二端、第二肖特基二極管scr2的正極都接地。

參見(jiàn)圖1

本發(fā)明的用于冷原子量子態(tài)操控的亞周期微波脈沖序列發(fā)生裝置包括dds激勵(lì)源單元1、功率放大器2、srd信號(hào)發(fā)生及整形電路3、寬帶天線4；整個(gè)脈沖序列的產(chǎn)生過(guò)程包括：由dds激勵(lì)源單元1產(chǎn)生一個(gè)特定頻率的激勵(lì)信號(hào)，該信號(hào)的頻率可由其中的dds裝置調(diào)控，可以設(shè)置任意頻率的激勵(lì)信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)功率放大器2將激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行放大，之后進(jìn)入srd信號(hào)發(fā)生及整形電路3激勵(lì)產(chǎn)生特定頻率的脈沖序列并對(duì)脈沖進(jìn)行整形，最后由寬帶天線4進(jìn)行接收。

參見(jiàn)圖3

所述用于亞周期微波脈沖產(chǎn)生的srd信號(hào)發(fā)生及整形電路3中包括兩個(gè)部分，即脈沖產(chǎn)生電路31與脈沖整形電路32兩個(gè)部分。

脈沖產(chǎn)生電路31的工作過(guò)程：

由dds激勵(lì)源v1產(chǎn)生一特定頻率的激勵(lì)信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)與第一直流偏置電壓v2產(chǎn)生的電壓壓差為負(fù)時(shí)，階躍恢復(fù)二極管srd處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，電流通過(guò)階躍恢復(fù)二極管srd并對(duì)其進(jìn)行充電，當(dāng)激勵(lì)信號(hào)與第一直流偏置電壓v2產(chǎn)生的電壓壓差由負(fù)變?yōu)檎龝r(shí)，利用階躍恢復(fù)二極管srd的電流關(guān)斷特性即階躍恢復(fù)二極管srd不會(huì)立即截止，而是電流迅速達(dá)到反向飽和狀態(tài)，并維持一段時(shí)間，該時(shí)間在ns級(jí)別，而后迅速進(jìn)行反向放電，該放電時(shí)間在ps級(jí)別，使反向電流瞬間為零，此后激勵(lì)電感l(wèi)1在階躍恢復(fù)二極管srd負(fù)極處會(huì)激勵(lì)產(chǎn)生一亞周期微波脈沖，調(diào)諧電容c1起調(diào)節(jié)電路諧振頻率的作用，第一電阻r1起保護(hù)電路的作用。由該過(guò)程產(chǎn)生的亞周期脈沖通過(guò)第一隔直電容c2進(jìn)入到脈沖整形電路32中進(jìn)行整形。

脈沖整形32電路的工作過(guò)程：

由第一隔直電容c2傳輸過(guò)來(lái)的亞周期微波脈沖通過(guò)第一肖特基二極管scr1，第一肖特基二極管scr1只允許脈沖中電壓幅值為正的部分通過(guò)，通過(guò)第一肖特基二極管scr1后，亞周期微波脈沖去除了電壓幅值為負(fù)的部分，然后再通過(guò)第二電阻r2，將亞周期微波脈沖中拖尾部分進(jìn)行衰減，之后通過(guò)第二肖特基二極管scr2，第二肖特基二極管scr2的閾值電壓由第二直流偏置電壓v3確定，當(dāng)調(diào)節(jié)第二直流偏置電壓v3的電壓值使第二肖特基二極管scr2的閾值電壓恰好等于前級(jí)傳輸過(guò)來(lái)的亞周期微波脈沖拖尾部分電壓幅值最大值時(shí)，此時(shí)的第二肖特基二極管scr2只允許亞周期微波脈沖中電壓幅值大于該最大值的部分通過(guò)，因此通過(guò)第二肖特基二極管scr2后，亞周期微波脈沖中的拖尾現(xiàn)象基本被消除，最后拖尾現(xiàn)象被基本消除的亞周期微波脈沖通過(guò)第三隔直電容c4由寬帶天線進(jìn)行接收，第二隔直電容c3和第三隔直電容c4起隔除第二直流偏置電壓v3產(chǎn)生的直流信號(hào)的作用，第三電阻r3作為負(fù)載電阻，第四電阻r4起保護(hù)電路的作用。