[发明专利]一种新型的超宽带传感器时域信号装置

说明书

本发明涉及一种新型的超宽带传感器时域信号装置，涉及超宽带传感器信号技术领域。本发明包括时域脉冲信号发生器，其包括至少一个周期性方波发生器和至少一个时域脉冲整形网络，所述周期性方波发生器包括至少一个由所述触发信号驱动的单稳态电路、至少一个耦合器电容和至少一个发射极跟随器，所述时域脉冲信号发生器为基于二极管的脉冲整形网络，所述脉冲整形网络包括基于二极管的组合电路、转折点控制电路以及输出二极管网络，所述时域脉冲整形器用以根据所述周期性方波发生器的激励生成时域脉冲信号，本发明的脉冲发生器结构简单，成本低廉，适合小型化超宽带传感器的应用，可满足不同的超宽带时域传感器发射机的应用需求。

技术领域

本发明涉及超宽带传感器信号技术领域，尤其涉及一种新型的超宽带传感器时域信号装置。

背景技术

随着超宽带技术应用的不断深入，超宽带传感信号的发射、接收以及采集处理技术成为该技术领域国内外研究的热点之一，超宽带传感器技术具有超宽带技术本身特性的高分辨性能，可获得复杂目标的精细回波响应，对于目标的识别和成像具有极为有利，加之其高数据传输速率、低功耗和低成本等优势，在高数据通信系统、地面探测、穿墙成像和生物医疗成像等领域都具有广泛的应用。

针对超宽带传感技术的信号收发装置的设计问题，近年来对于信号发生处理电路结构的设计、信号调节的简便性提出了更高的要求，从而实现技术实时精准的采集能力。在超宽带传感器的各项关键技术中，信号发生技术一直是超宽带电路研究领域中备受关注的技术问题，以时域脉冲序列为例，高脉冲宽度的时域脉冲可以提供良好的穿透深度，而窄时域脉冲可以提高距离分辨率。此外，高功率时域脉冲可以改善传感器的检测范围以及脉冲穿透深度。目前该技术已广泛应用于超宽带(UWB)传感器收发器中，用于不同的应用，例如地下传感，无损检查，地球物理勘探，油井检查，油砂中的蒸汽测绘以及医疗应用等。

然而不同类型的应用需要不同的时域脉冲特性，包括半峰全宽(FWHM)脉冲宽度，振铃电平以及输出功率和幅度。目前已经有许多方法来从周期性的矩形或正弦信号生成一系列时域脉冲，a.一种具有低振铃电平的发射时域脉冲将提供更好的信噪比，以及更简单的校准和信号处理算法；b.在雪崩击穿区域使用双极结型晶体管(BJT)可以以低脉冲重复频率(PRF)产生具有高耗散功率的高压脉冲；c.基于隧道二极管(TD)设计的脉冲发生器可以产生快速上升时间，脉冲幅度低至几十皮秒左右；d.使用差分晶体管对在CMOS技术中在线性区域和截止区域之间切换.e.使用与传输线平行的反向偏置变容二极管或肖特基二极管,这种结构建立了非线性传输线(NLTL)，并用于缩短给定输入脉冲的上升时间。目前，产生时域脉冲的最常用方法是将其从正向偏置切换为反向偏置。与以上各种方法相比，本发明提出的基于二极管的技术是设计和开发脉冲发生器的更直接，更有效的方法。现有的脉冲发生电路结构较复杂，不利于调节信号幅度和脉冲宽度，且成本很高，不适合商用小型化超宽带传感器的应用。

发明内容

为此，本发明提供一种新型的超宽带传感器时域信号装置，用以克服现有技术中脉冲发生器结构较复杂，不易于调节的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种新型的超宽带传感器时域信号装置，包括：

时域脉冲信号发生器，其包括至少一个周期性方波发生器和至少一个时域脉冲整形网络，用以在接收到触发信号时产生可调时域脉冲信号；

所述周期性方波发生器包括至少一个由所述触发信号驱动的单稳态电路、至少一个耦合器电容和至少一个发射极跟随器，周期性方波发生器用以在接收到触发信号时产生周期性方波信号；

所述时域脉冲信号发生器为基于二极管的脉冲整形网络，所述脉冲整形网络包括基于二极管的组合电路、转折点控制电路以及输出二极管网络，所述时域脉冲整形器用以根据所述周期性方波发生器的激励生成时域脉冲信号。