[发明专利]基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲信号产生技术领域，具体涉及一种基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器，为超宽带无线通信系统提供高辐射效率的脉冲信号。

背景技术

超宽带技术是一种通过纳秒级窄脉冲信号进行数据通信的无线技术，在这类通信体制中，脉冲无需调制到载波上，而是通过调制脉冲的位置（PPM调制）、脉冲幅度（PAM）、脉冲的开关（OOK）等实现通信。由于其具有高速率、低功耗和低成本等优点，使其在精确定位、探地雷达、无损检测等诸多领域有着光明的应用前景。

在超宽带通信的各项关键技术中，窄脉冲信号产生技术一直是射频电路研究领域中备受关注的技术问题。目前，获取窄脉冲的方法主要有两大类：一类采用半导体集成电路，体积小，成本低，但功率容量小、频率响应窄；另一类利用雪崩晶体管、阶跃恢复二极管（SRD）、隧道二极管等高速电子器的非线性效应产生窄脉冲。其中，SRD是窄脉冲发生器设计中最为常用的半导体二极管，具有响应速度快、重复速率高等优势。在基于SRD的窄脉冲发生器设计中，多数的设计方案用来产生高斯脉冲，但是，高斯脉冲有很大的直流分量，直流分量不能通过天线辐射出去，因此高斯脉冲的频谱利用率低下。将高斯脉冲进行微分，能有效的消除直流分量，且随着微分阶数的增加，脉冲的能量谱密度向频率高端移动，提高了频谱利用率。

文献“ULTRAWIDEBAND MONOCYCLE PULSE GENERATOR WITH DUAL RESISTIVE LOADED SHUNT STUBS”(Ma T G, Wu C J, Cheng P K, et al. Ultra-wideband monocycle pulse generator with dual resistive loaded shunt stubs[J]. Microwave and Optical Technology Letters, 2007, 49(2): 459-462.)给出了一种基于SRD串联结构的一阶微分窄脉冲产生电路。该电路采用双并联枝节获得了一阶微分的窄脉冲，双电阻加载使脉冲的振铃更小，但脉冲的峰峰值不足600mV，电压转换率较低。

文献“NOVEL LOW COST HIGHER ORDER DERIVEACTIVE GAUSSIAN PULSE GERATOR CIRCUIT”（Low Z N, Cheong J H, Law C L. Novel low cost higher order derivative Gaussian pulse generator circuit[C]//Communications Systems, 2004. ICCS 2004. The Ninth International Conference on. IEEE, 2004: 30-34.）给出了一种基于并联SRD结构产生高斯窄脉冲，通过5阶的带通滤波器成形，实现了高阶微分的高斯脉冲，但是带通滤波器成形网络增加了电路尺寸，提高了成本。

从目前的研究来看，电压转换率高、结构简单的高阶微分高斯脉冲发生器还没有理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以提高频谱利用率，且电路结构简单、脉冲对称性好、振铃较小，适合应用于短距离超宽带无线通信系统的基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该基于SRD的二阶微分高斯脉冲发生器，包括时钟源、驱动电路、微分电路、SRD高斯窄脉冲发生电路，由时钟源产生的时钟激励信号通过依次连接的驱动电路、微分电路和SRD高斯窄脉冲发生电路后形成窄脉冲信号，二阶微分高斯脉冲成形电路位于所述SRD高斯窄脉冲发生电路与负载之间，所述窄脉冲信号经过二阶微分高斯脉冲成形电路输出亚纳秒级、二阶微分高斯脉冲信号。

本发明进一步的改进在于，所述时钟源采用有源时钟振荡器，由直流电源DC、时钟振荡器和串联电阻Rs构成，输出方波信号。

时钟源选用有源晶振，由直流电源DC、时钟振荡器和串联电阻Rs构成；直流电源DC的负端接地，正端接时钟振荡器的电源端，时钟振荡器的接地端接地，输出端串接电阻Rs，时钟振荡器的输出为方波信号。

本发明进一步的改进在于，所述驱动电路采用集成电路，加速有源时钟振荡器输出方波信号的上升沿和下降沿。

本发明进一步的改进在于，所述微分电路由串联电容C1和并联电阻R1构成。