將超寬帶雷達應用于通信是近年來業(yè)界的研究熱點。在傳統(tǒng)的通信技術中，通常把信號從基帶調(diào)制到正弦或余弦載波上，而超寬帶ｕｗｂ(ｕｌｔｒａ ｗｉｄｅ ｂａｎｄ)通信則是通過對持續(xù)時間為納秒或亞納秒級窄脈沖進行調(diào)制，這樣ｕｗｂ信號將具有ｇｈｚ量級的帶寬。超寬帶技術相對于連續(xù)波通信系統(tǒng)具有獨到之處，應用領域廣泛，如雷達、通信、探測等。ｕｗｂ的特點：發(fā)射信號功率譜密度較低，強抗截獲能力；系統(tǒng)復雜度低；數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點。但是這些性能的獲得都需要依賴于現(xiàn)有技術和工藝的可行性，特別是集成電路的工藝。ｕｗｂ應用中必不可少的關鍵之一是如何產(chǎn)生可以控制的ｕｗｂ窄脈沖，靈活方便是ｕｗｂ通信所渴望的；產(chǎn)生足夠窄的脈沖和適于信道傳輸?shù)拿}沖形狀也是ｕｗｂ通信中的熱門研究點和關鍵所在。為此，本文探討了一種納秒級脈沖發(fā)生電路的原理和設計，完成了實物制作，給出測得的實際結(jié)果。

    １ 現(xiàn)有的方法和缺陷

    事實上人們對超寬帶雷達的研究是非常早的，從上個世紀六七十年代即已開始，所以目前很熱的ｕｗｂ并不是什么創(chuàng)新。有許多專利文獻和文章都專門闡述如何產(chǎn)生滿足各種要求的窄脈沖，美國等在這方面的專利有很多。在研究初期，由于器件和工藝的缺乏，主要利用微波器件(如傳輸線)等效成開關，從而得到短持續(xù)時間的信號，再經(jīng)過脈沖成形網(wǎng)絡整形成滿足要求的波形和電壓足夠高的脈沖。這些方法造價很高，且器件龐大，更不適于現(xiàn)代應用；后來前蘇聯(lián)人發(fā)現(xiàn)二極管上速度極快的良性雪崩效應能夠使矩形脈沖的上升沿急劇陡峭，從而使得窄脈沖的成形都傾向于利用ｐｎ結(jié)的雪崩效應。在早期利用雪崩效應的方案中，由于器件的限制，通常需要在二極管或三極管上加２ｋｖ～３ｋｖ的反偏高壓，同時產(chǎn)生的窄脈沖電壓也非常高，但其高偏壓的提供本身就很困難；此后，隨著器件的發(fā)展，產(chǎn)生雪崩效應的電壓都下降１００ｖ～１３０ｖ左右，從而使得制造成本和電路本身都大為簡單，但此時已不太適于雷達方面的應用了。因為脈沖較寬且幅度小，作為通信系統(tǒng)仍然太大；脈沖過寬，且輻射還需滿足ｆｃｃ等要求。 針對前人所作的工作和現(xiàn)有的器件，改進并設計了超寬帶納秒級脈沖成形電路，然后完成了具體電路的研制和測試。

    ２ 設計概要和結(jié)果

    ２．１ 基本工作原理

    電路的邏輯結(jié)構(gòu)如圖１所示，運用開關三極管的短暫良性雪崩效應，讓存儲在三極管集電極端的電容快速放電而產(chǎn)生納秒級脈沖。電源模塊提供足以使三極管產(chǎn)生雪崩的高達９０ｖ的電壓，這時即便斷掉輸入信號，也可以產(chǎn)生自激式納秒級脈沖；調(diào)節(jié)電源模塊的輸出電壓使之剛好在開關三極管的臨界雪崩電壓處，這時加上ｐｐｍ信號促使三極管產(chǎn)生雪崩效應，得到窄脈沖，從而使輸出窄脈沖承載了信息。脈沖整形電路對輸入的ｐｐｍ信號進行延遲和微分，以使之觸發(fā)雪崩效應。此外調(diào)節(jié)脈沖生成電路可以得到不同形狀的窄脈沖，滿足對信息不同調(diào)制方式的需求。

    ２．２ 電路設計

    依據(jù)上述整體構(gòu)思，選擇恰當元件并運用相應的仿真后，設計了原理電路圖，如圖２所示。圖２中，開關三極管ｑ１的選擇是整個電路的關鍵，它的參數(shù)和性能決定了輸出脈沖的極限性能。在這里選用ｍｏｔｏｒｏｌａ金屬管殼封裝的２ｎ２３６９ａ，它的開關時間和轉(zhuǎn)換時間在同類產(chǎn)品中是一流的，大多數(shù)類似的應用都采用這種管子。以模塊為核心的電路構(gòu)成了開關電源，產(chǎn)生使三極管雪崩的電壓，這一部分也可以采用別的電路替代。開關三極管集電極端２ｐｆ的小電容起存儲電荷的作用，它的大小對脈沖幅度和持續(xù)時間都有決定性影響，同時脈沖幅度和持續(xù)時間也是一對矛盾的量，需要折中考慮。電路的設計需要考慮分布參數(shù)和接口匹配：分布參數(shù)，尤其是三極管集電極端到開關電源的分布參數(shù)，在電路設計不當時，其分布電容可高達十幾皮法；接口匹配應使輸入信號和輸出脈沖能夠有盡可能小的損耗和失真，以便于測試和輻射。

    ２．３ 實測結(jié)果

    對電源部分的調(diào)試結(jié)果如表１所示。選擇第二組輸出電壓加到三極管集電極，并調(diào)節(jié)可變電阻使三極管處于臨界雪崩狀態(tài)，此時加入ｔｔｌ電平的激勵信號，測得輸出窄脈沖波形。其中所用示波器為ｈｐ的５４５０３ａ，帶寬５００ｍｈｚ，測試結(jié)果稍有失真。

    三極管集電極電容在雪崩狀態(tài)下通過三極管發(fā)射極的電感放電時，得到如圖３和４所示的近似