图4.34所设计的UWB脉冲信号发生器输出的脉冲波形为一阶高斯脉冲,JS28F512M29EWL该脉冲信号发生器具有脉冲重复频率、脉冲幅度可调的特性,可以满足不同场合的UWB通信系统对不同脉冲信号的要求。通过图4.34可以看出,该UWB脉冲发生器电路由一个电感、三个电阻、两个电容与一个射频BJT组成,电路结构简单。该电路在输入端无方波信号触发时,射频BJT处于截止状态,电路几乎无静态功耗。该电路设计很好地满足了UWB通信系统低功耗的要求,非常适合在钨矿矿井这种特殊环境中应用。

    图434 一阶高斯脉冲信号发生器电路原理图

    电路I作原理分析

    在图4,34一阶高斯脉冲信号发生器电路的输入端输入一个周期的方波信号,该方波信号通过由R1和C1组成一个微分电路后,被整形为前沿非常陡峭的正、负脉冲信号。当触发脉冲信号尚未到达射频三极管Q的基极时,三极管Q处于截止状态,其发射极和集电极反偏,直流电源Vcc通过限流电阻R2对射频三极管Q的集电极电容C2进行持续充电,直至电容C2两端的电压充电到近似等于电源电压Vcc。当触发脉冲信号到达射频三极管Q基极时,则基极的负电流减小,并向正电流转换,当射频二极管Q的△作点移动到某个临界点M时,Q的集电极电流迅速增大,射频三极管Q被击穿。这时,射频三极管Q集电极-发射极之间呈负阻特性,电容C2上存储的电荷通过射频三极管Q、电感L以及R3所组成的回路快速放电,同时在负载电阻R3上形成一个前沿非常陡峭且脉冲宽度极窄的一阶高斯脉冲信号,随着电容C2持续放电,C2存储的电荷快速减少,电容C2两端电压迅速降低,当电容C2放电电流减小到不足以维持射频二极管Q的雪崩效应时,这时三极管Q进入饱和状态。而当电容C2放电结束,三极管Q基极输入触发脉冲信号消失后,基极反偏,射频三极管Q又回到了原来的截止状态,电源Vcc再次通过电阻V向电容C2充电,持续充电时间约为3诵个E℃2后,电容C2进入稳态,从而为下一次的触发做准备。