[发明专利]一种基于忆阻器的超宽带脉冲信号产生装置

说明书

技术领域

本发明属于超宽带雷达成像系统，属于信号与系统领域。，更具体地，涉及一种基于忆阻器的超宽带脉冲信号产生装置。

背景技术

自从1989年美国国防部(DARPA)首次提出超宽带概念，其在民用通信中展现的巨大的商机促使美国联邦通信委员会(FCC)于2002批准其应用于民用，颁布了UWB(Ultra Wideband)频谱规划并给超宽带定义为：-10dB处的绝对带宽大于500MHz或相对带宽大于20％的信号即可视为是超宽带信号。超宽带有别于传统通信模式，其不需要载波发射信号而是通过直接发射和接收纳秒级或亚纳秒级非正弦纳秒脉冲来传输数据，因此具有传统通信不可企及的优点：大容量、高速率、低功耗、抗干扰能力强等。纳秒脉冲的脉宽直接影响发射信号所包含的频谱分量，而频率范围直接决定了超宽带系统的穿透性能，脉冲幅值决定了探测距离，因此纳秒级或亚纳秒级的高幅值超宽带脉冲产生技术非常关键。

从目前国内外对UWB技术的研究看，超宽带脉冲产生方式主要有两大类，一是利用半导体器件的开关特性来实现，这种方法是利用储能元件充放电得到尖峰脉冲信号，再经过整形电路即可以得到满足要求的波形。另一种是利用数字电路的逻辑器件特性来产生所需要的脉冲。相比较而言，第一种方式实现方案灵活多样，成本低，器件少，因此成为超宽带脉冲产生的主要方式。第一种方式采用的半导体器件不同，所得到的纳秒脉冲质量不尽相同，在脉宽、幅值上不能同时表现优良，而且大多数在输入端需要晶振提供方波、不同的直流稳压源，不利于集成，因此针对这一现象，本发明拟提出一种基于忆阻器特性的超宽带信号产生方法。第一种方式采用的半导体器件不同，所得到的超宽带纳秒脉冲特性不尽相同，难以同时兼顾幅值和脉宽，而且多数在输入端需要方波激励。因此针对这一现象，本发明拟提出一种基于忆阻器的超宽带信号产生方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种能够产生频率稳定度高、可调范围广、脉冲电压幅值大且稳定易检测的超宽带脉冲信号的基于忆阻器的超宽带脉冲信号产生装置。

本发明提供的一种基于忆阻器的超宽带脉冲信号产生装置，包括忆阻器控制电路、方波振荡电路、倍压电路和脉冲产生电路；方波振荡电路的输入端连接所述忆阻器控制电路，所述倍压电路的输入端连接至所述方波振荡电路的第一输出端，所述脉冲产生电路的第一输入端连接至所述倍压电路的输出端，所述脉冲产生电路的第二输入端连接至所述方波振荡电路的第二输出端，所述脉冲产生电路的输出端用于输出超宽带脉冲信号。

其中，工作时，在忆阻器控制电路的控制信号下忆阻器阻值呈规律变化，并产生一个频率可调的多谐方波为后级电路提供方波激励；方波振荡电路利用了TTL门电路双稳态切换时对反馈RC电路充放电来得到高低电平两种状态的切换来实现方波信号发生；脉冲产生电路利用微波三极管的高速开关特性，在开关状态切换时通过RC微分电路充放电来得到尖峰脉冲，并形成纳秒级尖峰脉冲，通过倍压电路使所述纳秒级尖峰脉冲达到超宽带发射要求。

其中，方波振荡电路包括第一非门G1、第二非门G2、电阻R、电容C1、忆阻器M、MOS管Q、电阻Re和第三非门G3；所述第二非门G2的输入端连接至所述第一非门G1的输出端，所述忆阻器M的正端通过所述电阻R连接至所述第二非门G2的输出端，所述忆阻器M的负端连接至所述MOS管Q的栅极，所述忆阻器M的负端还通过所述电容C1连接至所述第二非门G2的输入端；所述MOS管Q的漏极接电源VCC，所述MOS管Q的源极与所述第三非门G3的输入端连接，所述第三非门G3的输出端连接至所述第一非门G1的输入端；所述第三非门G3的输出端作为所述方波振荡电路的输出端；所述电阻Re连接在所述第三非门G3的输入端与地之间。

其中，第一非门G1、第二非门G2或第三非门G3为TTL非门。