超宽带极窄脉冲发生器的设计分析
第三章超宽带脉冲波形
−
2
α
α2
= ± Ap e
−
α2
2
α 为高斯脉冲的成形因子
Frequency domain 1 α=0.3ns α=0.5ns α=0.7ns α=0.9ns α=1.1ns
0.8 Amplitude
Amplitude [V]
( n +1)
( 2π f σ )2 exp − 2
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
Frequency domain
1
0.8
Amplitude
0.6
0.4
0.2
0 -8
-6
-4
-2
0
2
4
6 x 10
8
9
Frequency [Hz]
3.1 超宽带脉冲的设计原则
脉冲宽度纳秒级，确保占用超宽的频谱； 为了保证脉冲能量的有效辐射，希望其直流分量为零。 这一点不是绝对的，当脉冲直流分量不为零时，可以采 用双极性调制，使总的发射脉冲的直流分量为零。 满足FCC的频谱掩蔽要求。对于发射脉冲信号的超宽带 系统，其发射信号的功率谱主要由发射的脉冲波形的功 率谱决定，因此超宽带系统的脉波形冲的频谱应满足 FCC的功率谱密度辐射限制（即频谱掩蔽），避免对其 他通信系统造成干扰。
2003年parr等人提出了新的超宽带设计思想该设计思想从频域出发将fcc频谱掩模等效为理想的带通滤波器能够通过该滤波器后波形不失真的脉冲只能是扁长椭球波脉冲扁长椭球波函数的闭合解难以求出parr通过特征值分解的数字滤波器方法求得了两个脉冲这两个脉冲被称为parr脉冲这两个脉冲正交没有表达式
超宽带实现技术-PPT
4-BOK:
S (t) (1 ai,1 )(2ai,2 1)C1 (t) ai,1 (1 2ai,2 )C2 (t)
ai,1, ai,2 0,1
C1(t)、C2 (t) 分别为正交脉冲串
不同组得正交脉 冲串可以对应不 同得用户(多址)
Input data: ai,2ai,1
00 01 10 11
4-DPIM 1
2
0
相对于 PPM,DPIM得传输速率更高。
脉冲波形调制(PSM, Pulse Shape
Modulation) 便于相干解调
脉冲形状也可以用于脉冲调制,一般使用正交得不同脉冲来实现调制。
S(t) ais0 (t) (1 ai )s1(t) p(t kTf ) k s0 (t)，s1(t) 代表相互正交的不同 脉冲
序列d得一般表达式如下:
d j c jTc a j
极窄脉冲发生器(不考虑脉冲形状)
脉冲发生器在超宽带无线通信系统中占据着极其重要得 地位,就是UWB系统中独特得关键部件之一
可以产生纳秒、皮秒级窄脉冲得高速器件有隧道二极管、 阶跃恢复二极管、雪崩晶体管等器件。
✓ 隧道二极管与阶跃恢复二极管所产生得脉冲,上升时间可以达到 几十到几百皮秒,但其幅度较小,一般为几百毫伏得量级。
没有离散谱线
由
Pe Q(
(a2 a1)2 Eb )
2(
2 a
a2 )
N0
Pe Q(
2Eb ) N0
比OOK有3dB得优势
脉冲位置调制(PPM)
典型得2-PPM:当调制数据为“0”得时候,脉冲位置不变, 脉冲间隔仍然就是脉冲周期;当调制数据为“1”得时候,出 现一个偏移。
s t p(t kTf bk p ) k
超宽带发射电路的设计研究
音功率放大器对于低噪声远距离传输以及低失真接 收信号都是非常重要的。为了减少板上反射， 在放
大器 之 间 加 入 了 ３Ｂ 的衰 减 器 ， 放 大 器 进 行 隔 ｄ 对 离 。带通滤 波器 滤掉输 人 噪声 ， 且 可 以避免 Ａ Ｃ 并 Ｄ 的过 度驱 动 ， 接入 机 硬 件结 构 如 图 ３所 示 。功率 分 配器通 过一 系列 的延时线 为 Ａ Ｃ总线 发送 信 号 ， Ｄ 为 了进 行并 行采样 ， 时线 为每个 ＡＤ 延 Ｃ提供 输入 波 形
０ 引言
超宽带发射机是超宽带通信系统中的重要组成 部分 ， 只有解决了 Ｕ ＷＢ发射机 中窄脉冲发射与信
号调 制等部 分 的设 计 问题 ， 能 使 超宽 带 通 信 系统 才
达到 预期 的设 计 目的 。
２ 超宽 带发射机 的硬件 结构设计
２ １ 超 宽带发射 机的总体 设计 ．
接收机的射频前端包含了一系列宽带放大器、
带通 滤波 器 、 带可变增 益 、 带可 变衰减 以及一个 宽 宽 电源 分配 器 （ ２是 超 宽带 通 信 系 统 结 构 ） 图 。低 噪
ｌ 超宽带发射机工作原理
超 宽带 发射机 （ １ Ｕ 图 是 ＷＢ发 射 机基本 框 图 ） 是基 于采样 结构数 据 解调 进 行设 计 的 ， 通过 对 模 其
和后期 管理人 员 的成本 。
安全， 在试验阶段没有出现任何故障， 电效果好 ， 节 投资回报率高 ， 可较快收回学校投人 的改造资金并
可持 续减 少运行 成本 。 自动控 制设备 在教 室照 明系 统 中的应 用效果 如下 ：
（） １ 实现教室照明控制智能化 。 采用智能照明 控制 系统 ， 以使 教室照 明系统 工作在 智能状 态 ， 可 照
ALOHA脉冲超宽带网络的性能分析
文章编号：１０ —８ ６２ ０ ）７１０ —４ ０ ９５ ９ （０ ８０ ．６ ２０
Ｐｅ ｆｒ ａ ｅ Ａｎａｙ ｉ ｆｔ ｅ ＡＬＯＨ Ａ Ｒ－ ｒｏ ｍ ｎｃ ｌ ｓｓｏ ｈ Ｉ ＵＷ Ｂ ｅ ｗｏ ｋ Ｎ ｔ ｒ
布式脉冲超 宽带网络 中采用 ＡＬ ＨＡ 方式共享 信道 时帧传送 失败的原因，推导出帧传送失败的概率 ，通过分析数 Ｏ
据帧产生一 缓冲一 传送的 Ｍ／ ／ Ｇ １排 队过程 ，得 到了网络 吞吐、帧传送延时的公式。仿真结果说明 ，Ａ Ｏ Ａ脉冲超 Ｌ Ｈ
宽带网络的吞吐 ，帧传送延时和网络稳定性能远远优于 ＡＬ Ａ 载波调制技术网络 。 ＯＨ
Ａ ｓ ａｔ Ａ ｍｐ ｌ ａｉ Ｕ ｂｔ ｃ ｎ Ｉ ｕ ｅＲ ｄｏ ＷＢ （ － Ｗ Ｂ ｙｔｍ Ｕｅ ｅｙｎ ｒ ｗ ｐ ｌ ｓｗｔ ｉｅｈｐ ｉｇａｄ ｔ ｒ ： ｓ Ｉ Ｕ ）ｓｓｅ Ｓ ｖｒ ａｒ ｕｓ ｉ ｔ —ｏ ｐｎ ｎ ｉ Ｒ Ｓ ｏ ｅ ｈ ｍ ｍｅ
ｎ ｔ ｒ ｈ ｏ ｇ ｐ ｔａ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｄ ｌｙ ｉ ｌ ｓ ｄ ｆ ｒ ｅ ｐ ｅ ｓｏ ｓａ ｅｏ ｔ ｉ ｅ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｅ ｗｏ ｋ ｔ ｒ ｕ ｈ ｕ ｎｄ ｆａ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｅ ａ ｃ ｏ ｅ —ｏ ｍ ｘ ｒ ｓ ｉ ｎ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ． ｉ ｌ ｔｏ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｈ ｈ ｏ ｇ ｐ ｔ ｆａ ｅ ｔ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｄｅａ ｎ ｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｈ ｔ ｔ ｅ ｔ ｒ ｕ ｈ ｕ ， ｒ ｍ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｌｙ ａ ｄ ｓ ａ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ＡＬＯＨＡ Ｒ－ ｉ Ｉ ＵＷ Ｂ ｎ ｔ ｒ ｓｍ ｕ ｈ ｂ ｔ ｅ ｈ ｎ ｅ ｗｏ ｋ ｉ ｃ ｅ ｔｒｔ ａ ｔ ｏ ｅ ｏ ｈ ｈ ｓ ｆｔ ｅ ＡＬＯＨＡ ｅ ｗｏ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｒ ｉ ｒｍ ｏ ｌ ｔｏ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ． ｎ ｔ ｒ ａ ｄ ｏ ａ ｒｅ ｄｕ ａ ｉ ｎ ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ Ｉ ＵＷ Ｂ； ｍ ｅ Ｈｏ ｐ ｎ ； ｙ ｗｏ ｄ ： Ｒ－ Ｔｉ － ｐ ｉ ｇ ＡＬＯＨＡ； ｒ ｕ ｈ ｕ ； ｒ ｍｅ ｔ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｄ ｌｙ Ｔｈ ｏ ｇ ｐ ｔ Ｆ ａ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｅａ
10ns脉冲发生电路设计
10ns脉冲发生电路设计（原创实用版）目录1.引言2.10ns 脉冲发生器的重要性3.设计原理4.具体设计步骤5.设计验证6.结论正文【引言】脉冲发生器是一种能够产生电脉冲信号的电子设备，被广泛应用于通信、雷达、测量和控制等领域。
其中，10ns 脉冲发生器因其窄脉冲宽度和快速上升沿特性，成为了高速数字系统和通信系统的关键部件。
本文将对 10ns 脉冲发生电路的设计方法进行探讨。
【10ns 脉冲发生器的重要性】10ns 脉冲发生器在高速数字系统和通信系统中具有举足轻重的地位。
其窄脉冲宽度和快速上升沿特性可以提高系统的数据传输速率和通信效率，降低信号传输过程中的噪声和失真。
此外，10ns 脉冲发生器还可以用于精确测量和控制，为各类电子设备的高精度运行提供保障。
【设计原理】10ns 脉冲发生器的设计原理主要基于脉冲形成和脉冲放大两部分。
首先，通过设计脉冲形成电路，产生具有窄脉冲宽度和快速上升沿特性的脉冲信号。
然后，利用脉冲放大电路对脉冲信号进行放大，以满足系统中对信号幅度的要求。
【具体设计步骤】1.确定脉冲发生器的技术指标，包括脉冲宽度、上升沿时间、脉冲幅度等。
2.选择合适的脉冲形成器件，如触发器、门控器件等，设计脉冲形成电路。
3.设计脉冲放大电路，选用合适的放大器件，如运算放大器、差分对等，实现脉冲信号的放大。
4.对脉冲发生器电路进行调试和优化，以满足技术指标要求。
5.设计保护电路，如限幅、滤波等，提高脉冲发生器的稳定性和可靠性。
【设计验证】为了验证 10ns 脉冲发生器的性能，需要对脉冲发生器电路进行仿真和实验。
通过改变输入信号、电源电压等参数，观察脉冲发生器输出信号的波形、幅值等特性，确保其满足设计要求。
【结论】10ns 脉冲发生器在高速数字系统和通信系统中具有重要应用价值。
通过合理的设计原理和步骤，可以实现具有窄脉冲宽度和快速上升沿特性的高性能脉冲发生器。
基于CPLD的超宽带引信脉冲发生器设计
基于CPLD的超宽带引信脉冲发生器设计
涂友超;刘旭洲;罗永松
【期刊名称】《弹箭与制导学报》
【年(卷),期】2008(028)004
【摘要】脉冲发生器是超宽带引信系统的关键电路, 必须考虑设计合理的脉冲发生器.提出了基于CPLD的超宽带无线电引信的系统原理,并对其工作过程进行了说明;设计了亚纳秒级脉冲发生器,介绍了该电路的工作原理并对其进行了仿真,根据仿真结果分析了输出波形的特征,验证了超宽带引信的优良特性.同时,该脉冲发生器电路结构简单,容易实现且性能完全能达到实用要求.
【总页数】3页(P119-121)
【作者】涂友超;刘旭洲;罗永松
【作者单位】信阳师范学院,河南信阳,464000;南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京,210094;开封大学,河南开封,475000;信阳师范学院,河南信阳,464000【正文语种】中文
【中图分类】TJ434.1
【相关文献】
1.基于CPLD的单半正弦脉冲发生器的设计 [J], 石云波;刘俊;王玲
2.超宽带引信脉冲发生器设计 [J], 陶利波;付红卫;周国安;王欣
3.基于MCU和CPLD的嵌入式可调脉冲发生器设计 [J], 陈建;白永林;程光华;欧阳娴;刘百玉;田进寿;车嵘
4.基于CPLD的多路可控脉冲发生器设计 [J], 骆国庆;俞建定;王银
5.基于CPLD＋LVPECL可调窄脉冲发生器的设计与实现 [J], 彭亚红;蒋留兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超宽带_UWB_通信中的脉冲波形研究
方式， 同时可进一步平滑脉冲的功率谱。
３ 超宽带系统中的波形设计
超宽带系统脉冲应满足的基本条件是不含
有直流分量； 而且其功率谱还应当满足 ＦＣＣ 规定
的辐射掩模的标准， 频带利用率要高； 最后， 它的
频谱的形状要尽量平坦， 其理想的频谱应当接近
白噪声谱， 且幅值越低越好， 不至于对现有窄带无
线通信系统造成干扰。现有文献中提到的波形设
摘 要： 研究了目前超宽带系统中脉冲波形的几种设计方法，分析了各种方法的优点和缺点， 对超宽带系统脉冲的设计和优化有一定参考价值。 关键词： 超宽带； 波形设计； 高斯脉冲； 厄米特脉冲
１ 概述 超宽带 （ ＵＷＢ） 通信技术是一种使用 １ＧＨｚ 以上带宽的无线通信技术。虽然是无线通信， 但其 通信速度可以达到几百兆比特 ／ 秒以上。ＵＷＢ 的 特点在于不使用载波， 这与此前的无线通信截然 不同。由于原来的无线通信在通信时需要连续发 出载波， 这样会消耗很多电能。而 ＵＷＢ 是发出瞬 间尖波形电波－ 也就是所谓的脉冲电波－ 直接按 照 ０ 或 １ 发送出去。ＵＷＢ 通信技术在无线电通 信、雷达、跟踪、成像、武器控制等领域具有广阔的 应用前景。２００２ 年 ４ 月， 美国 ＦＣＣ 给出了“超宽 带”的两种定义。第一种定义是信号的相对带宽大 于等于 ０．２； 第二种定义是信号的 １０ｄＢ 带宽大于 或等于 ５００ＭＨｚ。因为超宽带信号占用很宽的频 带， 所以超宽带信号与现有其他窄带系统的兼容 性也就成为了 ＵＷＢ 通信广泛关注的问题。为了避 免对其他无线系统产生干扰， ＦＣＣ 对 ＵＷＢ 系统的 功率谱作了严格的限定（ 见图 １） ， 同时这也引起了 ＵＷＢ 系统的设计和实现的难题。目前在大多数文 献中使用高斯脉冲的各阶导数组合或者厄米特多 项式脉冲作为 ＵＷＢ 的脉冲波形， 两种方法各有其 优点与不足。本文首先介绍了 ＵＷＢ 系统的通信模 型， 然后进一步描述并比较了各种脉冲波形的特 点与性能。
一种超宽带脉冲的设计新方法
Ｇ ａ ｅｔ Ｃ ｄｏｓｅ ｓ ｏ ａｋｃｉ ｒ ｎｂｔ ｒａ ｄｄ ｃｅ ｓ ｂ ｒ ｒ ａ Ｂ Ｒ） Ａ ｃｎ ｍ ｅ Ｆ Ｃ ｉ ｏｒ ｍｉ ｉｎｍ ｓ ｒｅ ｏ ｅ ｅ ｎ ｅｒａｅ ｉｅｒ ｔ ｎ ｓ ｔｉ ｔ ｔ ｏ ｒ ｅ（ Ｅ ． Ｋｅ ｗ ｒ ｓｐ ｌ ｈ ｐ ｅｉ ； ＷＢ；Ｇ ｕｓ ｎｐ ｌ ； ｅ ｅｉ ａ ｏｉ ｍ （ Ａ） ｙ ｏ ｄ ：ｕｓ ｓａ ｅｄ ｓ ｎ Ｕ ｅ ｇ ａ ｓｉ ｕｓ ｇｎ ｔ ｌ ｒｈ Ｇ ａ ｅ ｃ ｇ ｔ
ｂａ ｅ ｎ Ｇａ ｓ ｉ ｎ ｄｅ ｉａｉ ｅ ｉｅ ｒｃ ｍｂ ｎ ｔ ｎ ｗｈ ｓ ｉｈ ｅ ｔ ｒｉ ｐｔ ｚ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｓａ ｒｖ ｔｖ ｓ ｌ ａ ｏ ｉ ａ ｉ ｏ ｅ ｗｅ ｇ ｔｖ ｃｏ Ｓｏ ｉ ｅ ｖ ＧＡ．Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｆＦＣＣｇ ｎ ｏ ｍｉ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｏ
的高斯脉冲导 函数为基 函数 、 利用遗传算法来优化权重 系数 向量 ， 出基 于遗传算 法优化权 向量 的高 斯导 函数 提 线性组合的超宽带 （ｌａｗｄｂ ｎ ， ＷＢ 脉冲设计． Ｆ Ｃ对 Ｕ ｕｔ — ｉｅａｄ Ｕ ） ｒ 以 Ｃ ＷＢ系统室 内辐射功率 的限制进 行实验 ， 结果
表明 ， 与二阶高斯微分脉 冲、 随机组合脉 冲相 比， 基于遗传算法 的组 合脉 冲能够较好地 满足 Ｆ Ｃ制定 的室 内辐 Ｃ
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1282008年第12期，第41卷 通 信 技 术 Vol.41，No.12,2008 总第204期 Communications Technology No.204,Totally
超宽带极窄脉冲发生器的设计分析
王俊峰 （云南省玉溪师范学院 信息技术工程学院，云南 玉溪 653100）
【摘 要】讨论了双极性晶体管雪崩的工作原理，分析了采用级联双极性晶体管结构的超宽带极窄脉冲发生器的电路。通过实验获得的输出脉冲宽度为皮秒级的极窄脉冲，该脉冲的宽度、上升时间和幅度均较好地符合了极窄脉冲的要求。 【关键词】超宽带；双极性晶体管；脉冲发生器；极窄脉冲 【中图分类号】TN99 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2008)12-0128-03
Design of Ultra-wideband Very Narrow Pulse Generator WANG Jun-feng （School of Information Technology and Engineering, Yuxi Teachers’College, Yuxi Yunnan 653100, China）
【Abstract】This paper discusses the working principle of bipolar transistor avalanche, and analyzes the circuit of ultra-wideband very narrow pulse generator adopting cascade bipolar transistor structure. The output pulse width obtained from experiment is a very narrow pulse of the skin second class. And the width, rising time and amplitude of the pulse comparatively satisfies the requirements of very narrow pulse. 【Key Words】Ultra Wideband；Bipolar transistor；pulse generator；very narrow pulse
0 引言 超宽带（UWB）技术是一种全新的无线通信技术，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒级或纳秒以下级的极窄脉冲来传输数据。一个典型的中心频率为2GHz(带宽为500ps)超宽带脉冲信号的时域波形及其频谱图分别如图1所示[1]。
一般通信技术都是把信号从基带调制到载波上，而超宽带则是通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，从而具有GHz量级的带宽。超宽带具有对信道衰减不敏感、发射信号功率谱密度低、难于截获、抗多径、低成本、极好的穿透障碍物能力和定位精度高等优点。该技术尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入通信、雷达、定位和高度测量应用中。 按照美国联邦通信委员会FCC规定，超宽带脉冲信号的部分带宽2HLfHLffBff−=+大于20%，其中HLff、分别为－10dB
辐射点所对应的上、下频率点或者是指其总频谱带宽至少达到500[2]ZMH。超宽带是发射和接收超短电磁能量脉冲的技
术，它采用极窄脉冲直接激励天线，这些脉冲可以单独发射或成组发射，并且可以根据脉冲的幅度、相位和位置或它们
之间的有效组合来对信息进行编码，实现多址通信。 图1 超宽带脉冲信号的时域波形及其频谱 1 超宽带极窄脉冲产生原理 1.1电路原理图 超宽带发射机系统的简化图如图2所示，系统的信息调制采用脉冲位置调制（PPM）。从图中可以看到，超宽带发射收稿日期：2008-06-02。 作者简介：王俊峰（1965-），男，副教授，主要从事电子技术、计算机通信与网络教学研究。 129
机部分可以不包含功率放大器，替代它的是一个脉冲发生器，它根据要求产生时间极短的窄脉冲直接激励超宽带天线进行辐射。驱动器主要用来提供一定的驱动能力，同时对前后级电路进行有效的隔离。超宽带脉冲发生器在超宽带无线通信系统中占据着极其重要的地位，是超宽带系统中独特的关键部件之一。超宽带通信系统的超宽带特性直接与脉冲发生器产生的脉冲形状相关，脉冲的持续时间越短，脉冲所占据的带宽就越宽。能否成功地设计超宽带脉冲发生器，关系到整个超宽带发射机系统的实现。
图2 超宽带发射机系统框 1.2雪崩效应原理 为了分析脉冲发生器的电路，先对晶体管雪崩效应进行分析。晶体管三极管的输出特性分为四个区域：饱和区、放大区、截止区与雪崩区，如图3所示。当晶体管的集电极电压很高时，集电结空间电荷区内的电场强度比放大低压运用时大得多，进入集电结的截流子被强电场加速，从而获得很大的能量，它们与晶格碰撞时产生了新的电子－空穴对，新生的电子、空穴又分别被强电场加速而重复上述过程。于是渡过集电结的电流便“雪崩”式迅速增长，这就是晶体管的雪崩倍增效应。
图3 NPN晶体管的输出特性 晶体管在雪崩区的运用主要有如下特点： (1) 晶体管的共基极电流增益M
αα
∗=，式中M为雪
崩倍增因子，α是晶体管的共基极电流增益。其物理意义是：
若有一个截流子进入集电结空间电荷区，则就有M个截流子流出空间电荷区[3]。 (2) 由于雪崩应用时集电结加有很高的反向电压，集电结空间电荷区向基区一则的扩展使有效基区宽度大为缩小，因而少数截流子通过基区的渡越时间大为缩短，即晶体管的有效截止频率大为提高。 (3) 图2给出了NPN型硅双极性晶体管的输出特性，当基极电流为负值（bI）时，发射结反偏，集电极电流cI随
集电极电压ceV和bI−急剧变化的区域是雪崩区。雪崩运用时
晶体管集电极－发射极之间呈负阻特性。 (4) 改变雪崩电容与负载电阻，所对应的输出幅度是不同的。即输出脉冲与雪崩电容和负载电阻有关[4]。
2 脉冲发生器的电路分析 2.1 电路分析 利用双极性晶体管工作在雪崩区的雪崩式开关特性，设计了图4所示的超宽带脉冲发生器。首先采用了微波双极性晶体管，使得电路在较低的电源电压下能够正常可靠工作，稳定地输出一定幅度和宽度的超宽带脉冲，脉冲的重复工作频率可以达到50MHz以上，满足实际的使用需要[5]；其次采
用了并行同步触发方式，对多个晶体管的基极同时加入同步触发脉冲信号，消除了电路中存在的雪崩依次延时，使微波双极性晶体管同时产生雪崩击穿，大大地减小脉冲上升时间，获得非常理想的超宽带极窄脉冲。
图4 超宽带脉冲产生电路 在没有加入触发脉冲信号时，电源电压Ec通过电阻
1R11与R、25RR与、36RR与、47RR与分别对电容
1234CCCC、、、进行充电，使得4个微波双极性晶体管
1234QQQQ、、、的集电结偏置在临界雪崩状态，于是储能电容1234CCCC、、、的两端所充的电压约等于集电结雪崩击
穿电压cboBV。当触发脉冲信号iV输入时，微波双极性晶体
管同时击穿，储能电容1234CCCC、、、所储存的电荷迅速地
通过1234QQQQ、、、和等效负载电阻12R放电，因此在负载
电阻上得到一个上升极短的超宽带极窄脉冲。 2.2 元件参数选择 超宽带极窄脉冲发生器应选择的电路参数主要为微波双极性晶体管，储能电容1234CCCC、、、，集电极电阻
1234RRRR、、、，电阻11R与负载电阻12R，偏置电压CE等。 （1）微波双极性晶体管：特征频率24
TZfGH=，集电
极－基极雪崩击穿电压cboVB＝15V，集电极－发射极雪崩击
穿电压ceoBV＝4.5V，集电极最大电流CI＝100mA。
（2）储能电容C：电容C为单个储能电容的值，C不应选择太大，C太大，输出脉冲的宽度加宽，电路恢复期太长；但也不能太小，C太小，输出脉冲振幅减小。一般选用5pF左右的云母电容或瓷片电容。 （3）集电极电阻：集电极电阻1234RRRR、、、不应选择
太小，否则微波双极性晶体管可能长时间处于导通状态，导致温度过高而烧坏；但也不能太大，集电极电阻太大，就不能保证电路能够在静止期内恢复完毕。所以，集电极电阻通常选几千欧姆到几十千欧姆。 （4）电阻11R与负载电阻12R，一般选取50欧姆左右较
为适当。 130
（5）偏置电压CE：适当选择偏置电压CE，使微波双
极性晶体管能够发生雪崩效应，同时还应满足CcboEBV≤，
CE一般选取6～12V的电压。
当基极触发电流bI增大时，脉冲上升时间rt会减小。为
了加大基极触发电流，超宽带极窄脉冲发生器中设计了驱动电路。由于晶体管的级联结构相当于各级输出脉冲进行乘积，使脉冲上升时间rt进一步减小。这里关键是解决好了雪
崩管触发的同时性问题，由于对多个晶体管的基极的并行同步触发，消除了各晶体管依靠传输依次延迟的雪崩时间，使得脉冲上升时间rt更短。
3 实验结果 实验测试中，触发脉冲周期为1sµ，空占比为50%，利用DS－5062CA（60MHz）数字存储示波器测得。图5是在负载电阻12
R上测试得到的波形，从图中可以看出脉冲上升时
间为550ps，下降时间的为950ps，脉冲宽度为850ps，脉冲的幅度为8V。从图3所示电路具有极大的实用性，当在功率与脉冲的重复频率两者之间进行折衷选择时，可以通过改变电路中相应的元件与参数，获得不同需求的超宽带极窄脉冲信号。 笔者采用微波双极性晶体管以串行级联并行同步触发的方式，成功地完成了一种超宽带极窄脉冲产生电路的设计，最后得到的输出脉冲其宽度、上升时间和幅度均较好地符合了极窄脉冲的要求。文中制作的电路具有结构简单、制作成本低、性能好的特点，在超宽带技术中具有实用价值。
U(V) 图5 测量输出脉冲波形 参考文献 [1] John McCorkle.A tutorial on Ultra wideband technology[M]. XtremeSpectrum,Inc.2002: 45-58. [2] FCC.Revision of Part 15 of the Commission’s Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission Systems[J]. First Report and Order,2002;(2):ET Docket 98-153. [3] 杨荫彪，穆云书.特种半导体器件及其应用[M].北京电子工业出版社出版，1981：55-60. [4] 樊孝明，邱昕，郑继禹.超宽带（UWB）极窄脉冲的产生与实现[J].电子技术应用，2005,（1）56-58. [5] 张屏英，周佑谟.晶体管原理[M].上海科学技术出版社，1985：297-302.