[发明专利]一种激发式脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种激发式脉冲发生器，尤其涉及一种基于环振的激发式脉冲发生器。

背景技术

超宽带(Ultra-Wideband，UWB)技术是一种新兴的短距无线技术，由于其新颖的频谱利用方式和低功耗特性而获得了广泛的关注和应用。其中窄脉冲超宽带(IR-UWB)是UWB通信最早采用的信号形式，它利用宽度在纳秒、亚纳秒级的窄脉冲序列进行通信。窄脉冲多采用高斯波形或其若干阶导数形状的脉冲波形。但为了满足频谱规范的限制，通常需要采用复杂的脉冲波形，这些复杂的波形难以用电路精确、稳定地产生。

近年来在脉冲产生领域，有关脉冲产生电路的研究，提出了各种产生脉冲波形的方法，主要如下：

1、滤波器冲激响应法

该方法通过产生一个冲激信号(通常为极窄的矩形脉冲)去激励成形滤波器，得到具有期望频谱形状的脉冲信号，输出脉冲信号的频谱形状与滤波器的频域特性相同。然而，由于构成滤波器的片内元件通常有20％的容差，且难以动态调制滤波器的参数，这一方法难以保证输出信号频谱的稳定性，并缺乏灵活控制的手段。

2、瞬时导通特性法

该方法利用了阶跃恢复二极管(SRD)、雪崩三极管、雪崩二极管等器件的瞬时导通特性和微带线来产生极窄脉冲。然而，该方法只产生一个冲激信号，若要符合频谱规范同样需要成形滤波器，因此具有与滤波器冲激相应响应法相同的缺点。此外，由于阶跃恢复二极管等器件难以在CMOS工艺内集成，故仅适于PCB板级的设计。

3、利用器件的非线性特性法

该方法利用晶体管的非线性效应生成高斯或其高阶脉冲，其基本思想是利用双极型晶体管的饱和区和MOS管的弱反型区的指数转移等非线性特性。其实现电路较复杂，对器件的特性和偏置敏感，难以产生稳定的脉冲信号，设计也比较困难，目前较少采用。

4、载波调制的精确波形控制法

引入载波的概念后，IR-UWB信号产生电路的设计方法发生了根本性的改变。通过开关简单地“抽取”一小段正弦波即可获得期望的信号。从调制角度看，此方法实际上是矩形波与正弦载波的相乘。更一般的方法是利用一个高速数模转换器生成精确的基带波形，再与载波相乘。基带波形决定了输出波形的包络，载波决定了输出波形的中心频率。利用这一方法可以精确地控制波形时域与频域特性，几乎完美地解决了脉冲波形产生的难题。然而，设计一个产生载波所需的频率综合器比较困难，且需要付出较大的面积和功耗代价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低了实现复杂度和系统功耗，并灵活可控的实现了精确脉冲波形的产生的脉冲发生器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种激发式脉冲发生器，包括：放大器，还包括：与所述放大器耦合连接的环形振荡器，所述环形振荡器由控制电平的控制其输出的振荡频率。

作为本发明一个较具体的实施例，所述环形振荡器包括：依次级联的振荡器与非门、第一受控反相器和第二受控反相器，所述振荡器与非门的输入端分别连接所述第二受控反相器的输出端和一开关电平，所述第一受控反相器和第二受控反相器的控制端连接所述控制电平。

所述第一受控反相器和第二受控反相器结构相同，包括：CMOS反相器和受控MOS管，所述CMOS反相器的输入端为所述受控反相器的输入端，所述CMOS反相器的输出端为所述受控反相器的输出端，所述受控MOS管的栅极与所述控制电平连接，所述受控MOS管的漏极和源极串接于所述CMOS反相器与地信号的连接的回路中。

所述控制电平由基于比例锁定环路的输出端取得，所述基于比例锁定环路的输入端连接时钟信号。

所述基于比例锁定环路包括：至少三个受控延时单元、反馈反相器、分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、反馈电阻和反馈电容，所述至少三个受控延时单元的输出端和输入端依次级联成环形，所述时钟信号输入到所述鉴频鉴相器，所述反馈反相器的输入端与一受控延时单元的输出端连接，所述反馈反相器的输出端依次与所述分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、反馈电阻和反馈电容连接到地信号，所述受控延时单元的控制端连接于所述电荷泵输出端，所述电荷泵输出端为所述基于比例锁定环路的输出端。

所述受控延时单元包括：依次连接的延时与非门、延时第一受控反相器和延时第二受控反相器，所述延时与非门的输入端分别为所述受控延时单元的输入端和高电平，所述延时第一受控反相器和延时第二受控反相器的控制端即为所述受控延时单元的控制端。

所述的激发式脉冲发生器，还包括：耦合反相器，所述环形振荡器通过所述耦合反相器与所述放大器连接。