專利名稱：一種基于數字電路的超寬帶脈沖發生器的制作方法
技術領域：
本發明涉及高速率數據傳輸技術，尤其涉及一種基于數字電路的無線超寬帶脈沖發生器。
背景技術：
超寬帶脈沖的生成方法主要分為兩大方式數字方式和模擬方式，如今人們對利用半導體器件生成脈沖的模擬方式已經做了大量的研究和實驗。利用半導體器件實現超寬帶脈沖的原理是利用了半導體器件的開關特性，把高速半導體器件等效為開關，從而利用儲能元件充放電得到短持續時間的信號，再經過脈沖成形網絡，從而得到符合要求的脈沖。比較常見的半導體器件有三種雪崩三極管、隧道二極管和階躍恢復二極管。雪崩三極管是一種雙極性晶體管，常常設計工作在雪崩擊穿模式下。這種晶體管能夠產生寬度在150ns級，電壓高達幾千伏的窄脈沖。但是，實現這樣的窄脈沖，晶體管需要收集到70-300伏的偏置電壓，這在超寬帶通信系統中是很不合理的。隧道二極管是一種特殊的二極管，PN結兩側的雜質濃度很高，而PN結耗盡層很薄。隧道電流和齊納電流交替作用是隧道二極管的重要特性。利用隧道二極管的特殊的開關特性，可以獲得上升時間達幾十至幾百皮秒的脈沖，但幅度一般只有毫伏級，其具有低阻抗、低電壓輸出兩個終端的缺點。階躍恢復二極管具有很快的開關特性。階躍恢復二極管在高頻或突變電壓激勵下，正向導通時貯存著大量的電荷，而轉到反向電壓時，這些貯存的電荷返回原處，形成很大的反向電流，一直到貯存的電荷接近耗盡，反向電流迅速減小，并立即恢復到反向截止狀態。但是使用階躍恢復二極管來產生窄脈沖具有重復頻率低和不穩定的缺點，很難適應高速傳輸。
發明內容
發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種脈沖寬度可調、脈沖重復頻率可調、且調制方式可選的基于數字電路的超寬帶窄脈沖發生器。技術方案為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種基于數字電路的超寬帶脈沖發生器，包括產生方波時鐘信號的時鐘源、將方波時鐘信號分配為兩路相同的時鐘信號的時鐘分配器、分別接受兩路時鐘信號的第一延時器及第二延時器、輸出差分信號的與門、控制超寬帶窄脈沖的頻譜分量的濾波網絡、對調制方式進行選擇的選擇器、和發射超寬帶窄脈沖的天線，所述時鐘源的輸出端與時鐘分配器的輸入端相連接，所述時鐘分配器 的兩個時鐘信號輸出端分別與第一延時器和第二延時器的輸入端相連接，所述第一延時器和第二延時器的輸出端與與門的兩個輸入端相連接，所述與門的輸出端與濾波網絡的輸入端相連接，所述濾波網絡的輸出端與選擇器的輸入端相連接，所述選擇器的輸出端與天線的輸入端相連接。
所述時鐘源產生的方波時鐘 信號、經時鐘分配器分配產生的兩路時鐘信號、第一延時器和第二延時器輸出的時鐘信號、以及與門輸出的信號均為差分信號，經與門輸出的差分信號的兩端均接入到濾波網絡，濾波網絡的兩路輸出信號為滿足頻段要求的、極性相反的超寬帶脈沖信號；基帶數據通過對選擇器的兩個通道的選擇來實現數據調制。時鐘源用于產生方波時鐘信號(即用于生成超寬帶脈沖所需的參考時鐘)，其產生的方波時鐘信號頻率也就決定了生成脈沖的重復頻率；因此，通過對時鐘源的頻率控制， 可以實現對脈沖重復頻率的控制。時鐘分配器用于分配輸出兩路相同的時鐘信號。第一延時器和第二延時器分別控制經時鐘分配器分配出的兩路相同的時鐘信號的延時時間，第一延時器和第二延時器的延時時間需設定為不同的值，這樣經過與門后就會產生一個窄脈沖，該窄脈沖的寬度由有第一延時器和第二延時器設定的延時時間差值決定；因此，通過對第一延時器和第二延時器之間的相對延時時間的控制，可以實現對脈沖寬度的控制。與門將經第一延時器和第二延時器的時鐘信號進行相與，從而輸出超寬帶脈沖。濾波網絡用于控制超寬帶脈沖的頻譜分量，起到脈沖成形的作用。通過對選擇器的設置，可以選擇調制方式，實現OOK調制或者雙極性調制。天線用于發射超寬帶窄脈沖。有益效果本發明提供的基于數字電路的超寬帶脈沖發生器，充分利用數字電路的可調性，實現了一種脈沖波形可調、脈沖重復頻率較高、調制方式可選的超寬帶脈沖發射系統，該系統能夠適用于無線超寬帶的傳送，實現高速率數據輸送傳輸。
圖1為本發明的結構示意圖；圖2為濾波網絡的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。如圖1所示為一種基于數字電路的超寬帶脈沖發生器，包括產生方波時鐘信號的時鐘源、將方波時鐘信號分配為兩路相同的時鐘信號的時鐘分配器、分別接受兩路時鐘信號的第一延時器及第二延時器、輸出差分信號的與門、控制超寬帶窄脈沖的頻譜分量的濾波網絡、對調制方式進行選擇的選擇器、和發射超寬帶窄脈沖的天線，所述時鐘源的輸出端與時鐘分配器的輸入端相連接，所述時鐘分配器的兩個時鐘信號輸出端分別與第一延時器和第二延時器的輸入端相連接，所述第一延時器和第二延時器的輸出端與與門的兩個輸入端相連接，所述與門的輸出端與濾波網絡的輸入端相連接，所述濾波網絡的輸出端與選擇器的輸入端相連接，所述選擇器的輸出端與天線的輸入端相連接。其中，時鐘源采用NB4N507A時鐘綜合器，在參考晶振頻率一定的條件下，時鐘源輸出頻率可調節的方波時鐘信號，其輸出的時鐘信號頻率范圍為50MHz-200MHz，輸出電平為PECL電平；時鐘分配器采用MC100LVEP11分配器，為一種1 2差分分配器，其工作的最高頻率大于3. OGHz ；第一延時器和第二延時器都采用MC100EP196B可編程延時器，第一延時器和第二延時器的延時可調性可實現脈沖寬度的可調性；與門采用MC100EP05差分與門，其最大工作頻率大于3. OGHz ；濾波網絡是用電容、電感構成的濾波器，其具體結構如圖 2所示，利用該濾波網絡可以利用差分PECL實現極性相反的超寬帶脈沖，為實現雙極性調制做準備；選擇器采用ADG904數據選擇器，利用ADG904的數據選擇特性和使能特性可以實現雙極性調制和開關鍵控調制；天線采用微帶超寬帶天線。整個發射系統在FPGA的控制下進行工作，通過FPGA對時鐘源和選擇器進行控制。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1. 一種基于數字電路的超寬帶脈沖發生器，其特征在于該脈沖發生器包括產生方波時鐘信號的時鐘源、將方波時鐘信號分配為兩路相同的時鐘信號的時鐘分配器、分別接受兩路時鐘信號的第一延時器及第二延時器、輸出差分信號的與門、控制超寬帶窄脈沖的頻譜分量的濾波網絡、對調制方式進行選擇的選擇器和發射超寬帶窄脈沖的天線，所述時鐘源的輸出端與時鐘分配器的輸入端相連接，所述時鐘分配器的兩個時鐘信號輸出端分別與第一延時器和第二延時器的輸入端相連接，所述第一延時器和第二延時器的輸出端與與門的兩個輸入端相連接，所述與門的輸出端與濾波網絡的輸入端相連接，所述濾波網絡的輸出端與選擇器的輸入端相連接，所述選擇器的輸出端與天線的輸入端相連接。
全文摘要
本發明公開了一種基于數字電路的超寬帶脈沖發生器，包括產生方波時鐘信號的時鐘源、將方波時鐘信號分配為兩路相同的時鐘信號的時鐘分配器、第一延時器及第二延時器、與門、濾波網絡、對調制方式進行選擇的選擇器和天線，時鐘源通過時鐘分配器分別與第一延時器和第二延時器的輸入端相連接，第一延時器和第二延時器的輸出端與與門的兩個輸入端相連接，與門的輸出端通過濾波網絡、選擇器與天線相連接。本發明提供的基于數字電路的超寬帶脈沖發生器，充分利用數字電路的可調性，實現了一種脈沖波形可調、脈沖重復頻率較高、調制方式可選的超寬帶脈沖發射系統，該系統能夠適用于無線超寬帶的傳送，實現高速率數據傳輸。
文檔編號H04B1/717GK102324951SQ201110243179
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者吳亮, 張在琛, 黃沁 申請人:東南大學