[發明專利]一種基于憶阻器的超寬帶脈沖信號產生裝置

有效

• 申請號: 201310723749.4
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103731123A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 繆穎;李震;繆向水;梁偉成
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02;H03K3/64
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明屬于超寬帶雷達成像系統，屬于信號與系統領域。，更具體地，涉及一種基于憶阻器的超寬帶脈沖信號產生裝置。

背景技術

自從1989年美國國防部(DARPA)首次提出超寬帶概念，其在民用通信中展現的巨大的商機促使美國聯邦通信委員會(FCC)于2002批準其應用于民用，頒布了UWB(Ultra?Wideband)頻譜規劃并給超寬帶定義為：-10dB處的絕對帶寬大于500MHz或相對帶寬大于20％的信號即可視為是超寬帶信號。超寬帶有別于傳統通信模式，其不需要載波發射信號而是通過直接發射和接收納秒級或亞納秒級非正弦納秒脈沖來傳輸數據，因此具有傳統通信不可企及的優點：大容量、高速率、低功耗、抗干擾能力強等。納秒脈沖的脈寬直接影響發射信號所包含的頻譜分量，而頻率范圍直接決定了超寬帶系統的穿透性能，脈沖幅值決定了探測距離，因此納秒級或亞納秒級的高幅值超寬帶脈沖產生技術非常關鍵。

從目前國內外對UWB技術的研究看，超寬帶脈沖產生方式主要有兩大類，一是利用半導體器件的開關特性來實現，這種方法是利用儲能元件充放電得到尖峰脈沖信號，再經過整形電路即可以得到滿足要求的波形。另一種是利用數字電路的邏輯器件特性來產生所需要的脈沖。相比較而言，第一種方式實現方案靈活多樣，成本低，器件少，因此成為超寬帶脈沖產生的主要方式。第一種方式采用的半導體器件不同，所得到的納秒脈沖質量不盡相同，在脈寬、幅值上不能同時表現優良，而且大多數在輸入端需要晶振提供方波、不同的直流穩壓源，不利于集成，因此針對這一現象，本發明擬提出一種基于憶阻器特性的超寬帶信號產生方法。第一種方式采用的半導體器件不同，所得到的超寬帶納秒脈沖特性不盡相同，難以同時兼顧幅值和脈寬，而且多數在輸入端需要方波激勵。因此針對這一現象，本發明擬提出一種基于憶阻器的超寬帶信號產生方法。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種能夠產生頻率穩定度高、可調范圍廣、脈沖電壓幅值大且穩定易檢測的超寬帶脈沖信號的基于憶阻器的超寬帶脈沖信號產生裝置。

本發明提供的一種基于憶阻器的超寬帶脈沖信號產生裝置，包括憶阻器控制電路、方波振蕩電路、倍壓電路和脈沖產生電路；方波振蕩電路的輸入端連接所述憶阻器控制電路，所述倍壓電路的輸入端連接至所述方波振蕩電路的第一輸出端，所述脈沖產生電路的第一輸入端連接至所述倍壓電路的輸出端，所述脈沖產生電路的第二輸入端連接至所述方波振蕩電路的第二輸出端，所述脈沖產生電路的輸出端用于輸出超寬帶脈沖信號。

其中，工作時，在憶阻器控制電路的控制信號下憶阻器阻值呈規律變化，并產生一個頻率可調的多諧方波為后級電路提供方波激勵；方波振蕩電路利用了TTL門電路雙穩態切換時對反饋RC電路充放電來得到高低電平兩種狀態的切換來實現方波信號發生；脈沖產生電路利用微波三極管的高速開關特性，在開關狀態切換時通過RC微分電路充放電來得到尖峰脈沖，并形成納秒級尖峰脈沖，通過倍壓電路使所述納秒級尖峰脈沖達到超寬帶發射要求。

其中，方波振蕩電路包括第一非門G1、第二非門G2、電阻R、電容C1、憶阻器M、MOS管Q、電阻Re和第三非門G3；所述第二非門G2的輸入端連接至所述第一非門G1的輸出端，所述憶阻器M的正端通過所述電阻R連接至所述第二非門G2的輸出端，所述憶阻器M的負端連接至所述MOS管Q的柵極，所述憶阻器M的負端還通過所述電容C1連接至所述第二非門G2的輸入端；所述MOS管Q的漏極接電源VCC，所述MOS管Q的源極與所述第三非門G3的輸入端連接，所述第三非門G3的輸出端連接至所述第一非門G1的輸入端；所述第三非門G3的輸出端作為所述方波振蕩電路的輸出端；所述電阻Re連接在所述第三非門G3的輸入端與地之間。

其中，第一非門G1、第二非門G2或第三非門G3為TTL非門。