[发明专利]一种高功率超宽带信号发生装置

说明书

技术领域

本发明属于信号源技术领域，具体涉及一种高功率超宽带信号发生装置。

背景技术

超宽带（ultra wide band，UWB）技术是从频域角度来定义的，是指相对带宽B_f﹥25%的信号，具体的：其中，f_H和f_L分别为频率范围的上下极限。

超宽带技术主要有以下优点：高传输效率、低功耗、通信容量大、多径分辨力强以及安全保密性好等。因此，超宽带技术有着非常广泛的应用领域，具体比如说：1、短距离（10m以内）高速无线多媒体智能家域网和个域网；2、智能交通系统。超宽带技术同时具有无线通信和定位的功能，可方便地应用于智能交通中，为车辆防撞、电子牌照、智能收费、车内智能网络、测速、监视等提供高性能、低成本解决方案；3、应用于军事领域中超宽带系统发射功率谱密度非常低，完全淹没在噪声中，被截获的概率很低，安全性非常好；4、传感器网络和智能环境，用于对各种对象（人和物）进行检测、识别、控制和通信。

高功率的超宽带信号可应用于通信、医学成像、无损检测、安全检查及材料估计等领域。更大功率容量的超宽带信号作用范围可扩展至电子对抗、探地与穿墙雷达以及反隐身雷达等军事领域。

现有的超宽带信号产生的一般方法是采用快速开关技术将高压电能转换成超短电脉冲，该超短电脉冲再经脉冲发生器转换成超宽带信号。其中，产生超短电脉冲的方法可以分为电路方法和光电方法两大类。电路方法一般是利用雪崩二极管、火花隙等电子器件来产生超短电脉冲，由于受到元件本身的局限，产生的电脉冲脉宽只能达到纳秒级甚至微秒级，且电脉冲幅值不高、重复频率低，总体功率较小，远不能满足实际的需要。与电路方法相比，光电方法因近些年光导开关材料的发展成熟，光导开关的响应速度和耐压值得到明显提升，其响应速度通常可达到皮秒级，而耐压直接可达数百千伏。由其产生的电脉冲脉宽也相应得达到皮秒量级，单个超宽带信号源峰值输出功率可达到数百兆瓦。

其中，满足一定能量与脉宽要求的激光是以上述的光电方法产生超短高压电脉冲不可或缺的条件，传统方法是采用激光器输出激光以导通光导开关。然而传统的激光器体积大、成本高，应用过程中调试难度大，不利于普及使用。

综上所述，采用电路方法产生超宽带信号具备成本低廉的优点，但是其产生的超宽带信号功率有限，不能满足实际需求；而采用传统光电方法的解决方案虽然能解决采用电路的方法中的功率问题，但时其成本、设备的体积以及安装调试难度等问题都限制了其应用。

发明内容

本发明为了解决现有的高功率超宽带信号发生装置或因功率、带宽等参数不能满足应用需求或因成本高体积大及安装维护技术复杂等问题而不能普及应用的不足，提出了一种高功率超宽带信号发生装置。

本发明的技术方案是：一种高功率超宽带信号发生装置，包括控制单元，用于产生控制脉冲信号，其特征在于，所述信号发生装置还包括激光单元、高压单元和光导开关，所述激光单元与控制单元相连接用于产生激光脉冲信号，所述激光脉冲信号输入光导开关，用于提供光导开关导通光源条件，所述高压单元与光导开关相连接，用于提供光导开关导通的高压条件，所述光导开关根据所述的光源条件和高压条件选择性导通输出高压电脉冲信号。

优选的，所述高功率超宽带信号发生装置还包括激光聚束单元，所述激光聚束单元被放于激光二极管到光导开关的光路中，用于使激光二极管输出的激光聚束。

进一步的，上述高功率超宽带信号发生装置还包括脉冲发生器和天线，所述脉冲发生器与光导开关相连接，用于将光导开关输出的高压电脉冲信号转换为射频信号，所述天线用于发射所述射频信号。

具体的，所述激光单元包括激光二极管驱动和激光二极管，所述激光二极管驱动与控制信号相连接，用于将控制信号转换为驱动信号驱动激光二极管点亮，所述激光二极管用于输出激光信号。

更进一步的，所述高功率超宽带信号发生装置包括同步单元，所述同步单元同时与激光二极管驱动和高压单元相连接，用于根据激光二极管的驱动信号控制高压单元，使高压单元产生同步的脉冲信号。

本发明的有益效果：本发明的信号发生装置通过采用光电方法产生高功率超宽带信号，将电路方法和光学方法的优点有效地结合起来，避免了各自的缺点，解决了背景技术中如下技术问题：1、电路方法产生的电脉冲脉宽只能达到纳秒级或微秒级，本发明的方案可以达到皮秒级；2、电路方法产生的超宽带信号峰值功率低；3、传统光电方法中激光器集成度低，体积较大，并且调试复杂、成本高，本发明的方案体积小易于集成，调试简单。