专利名称：一种基于数字电路的超宽带脉冲发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及高速率数据传输技术，尤其涉及一种基于数字电路的无线超宽带脉冲发生器。
背景技术：
超宽带脉冲的生成方法主要分为两大方式数字方式和模拟方式，如今人们对利用半导体器件生成脉冲的模拟方式已经做了大量的研究和实验。利用半导体器件实现超宽带脉冲的原理是利用了半导体器件的开关特性，把高速半导体器件等效为开关，从而利用储能元件充放电得到短持续时间的信号，再经过脉冲成形网络，从而得到符合要求的脉冲。比较常见的半导体器件有三种雪崩三极管、隧道二极管和阶跃恢复二极管。雪崩三极管是一种双极性晶体管，常常设计工作在雪崩击穿模式下。这种晶体管能够产生宽度在150ns级，电压高达几千伏的窄脉冲。但是，实现这样的窄脉冲，晶体管需要收集到70-300伏的偏置电压，这在超宽带通信系统中是很不合理的。隧道二极管是一种特殊的二极管，PN结两侧的杂质浓度很高，而PN结耗尽层很薄。隧道电流和齐纳电流交替作用是隧道二极管的重要特性。利用隧道二极管的特殊的开关特性，可以获得上升时间达几十至几百皮秒的脉冲，但幅度一般只有毫伏级，其具有低阻抗、低电压输出两个终端的缺点。阶跃恢复二极管具有很快的开关特性。阶跃恢复二极管在高频或突变电压激励下，正向导通时贮存着大量的电荷，而转到反向电压时，这些贮存的电荷返回原处，形成很大的反向电流，一直到贮存的电荷接近耗尽，反向电流迅速减小，并立即恢复到反向截止状态。但是使用阶跃恢复二极管来产生窄脉冲具有重复频率低和不稳定的缺点，很难适应高速传输。
发明内容
发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种脉冲宽度可调、脉冲重复频率可调、且调制方式可选的基于数字电路的超宽带窄脉冲发生器。技术方案为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种基于数字电路的超宽带脉冲发生器，包括产生方波时钟信号的时钟源、将方波时钟信号分配为两路相同的时钟信号的时钟分配器、分别接受两路时钟信号的第一延时器及第二延时器、输出差分信号的与门、控制超宽带窄脉冲的频谱分量的滤波网络、对调制方式进行选择的选择器、和发射超宽带窄脉冲的天线，所述时钟源的输出端与时钟分配器的输入端相连接，所述时钟分配器 的两个时钟信号输出端分别与第一延时器和第二延时器的输入端相连接，所述第一延时器和第二延时器的输出端与与门的两个输入端相连接，所述与门的输出端与滤波网络的输入端相连接，所述滤波网络的输出端与选择器的输入端相连接，所述选择器的输出端与天线的输入端相连接。
所述时钟源产生的方波时钟 信号、经时钟分配器分配产生的两路时钟信号、第一延时器和第二延时器输出的时钟信号、以及与门输出的信号均为差分信号，经与门输出的差分信号的两端均接入到滤波网络，滤波网络的两路输出信号为满足频段要求的、极性相反的超宽带脉冲信号；基带数据通过对选择器的两个通道的选择来实现数据调制。时钟源用于产生方波时钟信号(即用于生成超宽带脉冲所需的参考时钟)，其产生的方波时钟信号频率也就决定了生成脉冲的重复频率；因此，通过对时钟源的频率控制， 可以实现对脉冲重复频率的控制。时钟分配器用于分配输出两路相同的时钟信号。第一延时器和第二延时器分别控制经时钟分配器分配出的两路相同的时钟信号的延时时间，第一延时器和第二延时器的延时时间需设定为不同的值，这样经过与门后就会产生一个窄脉冲，该窄脉冲的宽度由有第一延时器和第二延时器设定的延时时间差值决定；因此，通过对第一延时器和第二延时器之间的相对延时时间的控制，可以实现对脉冲宽度的控制。与门将经第一延时器和第二延时器的时钟信号进行相与，从而输出超宽带脉冲。滤波网络用于控制超宽带脉冲的频谱分量，起到脉冲成形的作用。通过对选择器的设置，可以选择调制方式，实现OOK调制或者双极性调制。天线用于发射超宽带窄脉冲。有益效果本发明提供的基于数字电路的超宽带脉冲发生器，充分利用数字电路的可调性，实现了一种脉冲波形可调、脉冲重复频率较高、调制方式可选的超宽带脉冲发射系统，该系统能够适用于无线超宽带的传送，实现高速率数据输送传输。
图1为本发明的结构示意图；图2为滤波网络的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。如图1所示为一种基于数字电路的超宽带脉冲发生器，包括产生方波时钟信号的时钟源、将方波时钟信号分配为两路相同的时钟信号的时钟分配器、分别接受两路时钟信号的第一延时器及第二延时器、输出差分信号的与门、控制超宽带窄脉冲的频谱分量的滤波网络、对调制方式进行选择的选择器、和发射超宽带窄脉冲的天线，所述时钟源的输出端与时钟分配器的输入端相连接，所述时钟分配器的两个时钟信号输出端分别与第一延时器和第二延时器的输入端相连接，所述第一延时器和第二延时器的输出端与与门的两个输入端相连接，所述与门的输出端与滤波网络的输入端相连接，所述滤波网络的输出端与选择器的输入端相连接，所述选择器的输出端与天线的输入端相连接。其中，时钟源采用NB4N507A时钟综合器，在参考晶振频率一定的条件下，时钟源输出频率可调节的方波时钟信号，其输出的时钟信号频率范围为50MHz-200MHz，输出电平为PECL电平；时钟分配器采用MC100LVEP11分配器，为一种1 2差分分配器，其工作的最高频率大于3. OGHz ；第一延时器和第二延时器都采用MC100EP196B可编程延时器，第一延时器和第二延时器的延时可调性可实现脉冲宽度的可调性；与门采用MC100EP05差分与门，其最大工作频率大于3. OGHz ；滤波网络是用电容、电感构成的滤波器，其具体结构如图 2所示，利用该滤波网络可以利用差分PECL实现极性相反的超宽带脉冲，为实现双极性调制做准备；选择器采用ADG904数据选择器，利用ADG904的数据选择特性和使能特性可以实现双极性调制和开关键控调制；天线采用微带超宽带天线。整个发射系统在FPGA的控制下进行工作，通过FPGA对时钟源和选择器进行控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种基于数字电路的超宽带脉冲发生器，其特征在于该脉冲发生器包括产生方波时钟信号的时钟源、将方波时钟信号分配为两路相同的时钟信号的时钟分配器、分别接受两路时钟信号的第一延时器及第二延时器、输出差分信号的与门、控制超宽带窄脉冲的频谱分量的滤波网络、对调制方式进行选择的选择器和发射超宽带窄脉冲的天线，所述时钟源的输出端与时钟分配器的输入端相连接，所述时钟分配器的两个时钟信号输出端分别与第一延时器和第二延时器的输入端相连接，所述第一延时器和第二延时器的输出端与与门的两个输入端相连接，所述与门的输出端与滤波网络的输入端相连接，所述滤波网络的输出端与选择器的输入端相连接，所述选择器的输出端与天线的输入端相连接。
全文摘要
本发明公开了一种基于数字电路的超宽带脉冲发生器，包括产生方波时钟信号的时钟源、将方波时钟信号分配为两路相同的时钟信号的时钟分配器、第一延时器及第二延时器、与门、滤波网络、对调制方式进行选择的选择器和天线，时钟源通过时钟分配器分别与第一延时器和第二延时器的输入端相连接，第一延时器和第二延时器的输出端与与门的两个输入端相连接，与门的输出端通过滤波网络、选择器与天线相连接。本发明提供的基于数字电路的超宽带脉冲发生器，充分利用数字电路的可调性，实现了一种脉冲波形可调、脉冲重复频率较高、调制方式可选的超宽带脉冲发射系统，该系统能够适用于无线超宽带的传送，实现高速率数据传输。
文档编号H04B1/717GK102324951SQ201110243179
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者吴亮, 张在琛, 黄沁 申请人:东南大学