超宽带亚周期微波脉冲的产生、传输及特性分析

发布时间：2020-08-13 01:34

【摘要】：超宽带(Ultra-WideBand,UWB)技术是近年来快速发展的一门新型的无线通信技术,超宽带技术利用极窄脉冲作为传输载体,具有高传输率,高带宽,低频谱密度,强抗干扰能力等特点,被广泛应用于军事通信,无线局域网,雷达定位等多个领域。亚周期微波脉冲是超宽带技术中一种重要的传输载体,具有GHz带宽,通过对亚周期微波脉冲的特性进行深入系统的研究,有助于使其在超宽带技术领域中发挥更好的应用。本文主要的工作和研究内容包括:一、设计亚周期微波脉冲的电路产生方案,利用ADS(Advanced Design System,ADS)软件中SDD(Symbolically defined devices,SDD)模块对电路中的阶跃恢复(Step-Recovery Diode,SRD)二极管进行建模,并将其置于整个脉冲产生电路进行仿真,得到最优电路参数。基于理论设计的模型实际制作电路,对实际电路板进行调试,使其产生波形较好的亚周期微波脉冲。实验结果表明,本文设计的电路,可以产生半高全宽约为150ps,脉冲幅度为3.7V,-10dB带宽约为3.2GHz的亚周期微波脉冲。二、实验产生的亚周期微波脉冲是单极性脉冲,而单极性脉冲在自由空间中不能传播,因此本文通过HFSS仿真软件,设计了一款简单且实用的偶极子天线对产生的脉冲信号进行接收和发射,得到了脉冲信号在自由空间中传播时的时域波形。三、利用Wigner-Ville(W-V)时频分析方法,对实验中在自由空间传播的时域波形进行了分析,分析结果显示该时域信号具有内禀啁啾特性,即该时域信号的瞬时频率会随时间的改变而改变。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN925
【图文】：

浙江工业大学硕士学位论文+后放一低掺杂层 n 后再放高掺杂层 n+，即阶跃恢复二极跃恢复二极管的掺杂结构示意图如图 2-1 所示。因此阶跃下与普通的二极管会呈现出不同的电流响应特性[21]，两者曲线如图 2-2 所示。

6图 2-2 普通二极管和阶跃恢复二极管在正弦电压激励下的电流响应特性（上：普通二极管，下：阶跃恢复二极管） 和图 2-2，可知阶跃恢复二极管的工作原理可以两端施加正向电压时，此时阶跃恢复二极管与普

管由于在正向导通时对 n 层进行了充电，使其贮存一定的电荷，当反向时，阶跃恢复二极管 n 层贮存的电荷要返回原处，因此会形成和电流，这一过程持续的时间在纳秒数量级，称为存储时间。当这时，反向电流迅速减小到零，阶跃恢复二极管进入正常的反向截止状迅速减小的过程在数皮秒内完成，称为阶跃时间。在反向电流迅速小的过程中，形成了陡峭的阶跃电压。理想的阶跃恢复二极管等效到低阻状态转换的转换开关[22]。对阶跃恢复二极管的原理介绍，可得出阶跃恢复二极管的等效电路示，V0表示二极管的势垒电压，Cf为正向导通时的扩散电容，Cr的耗尽层的电容，Rf为结电阻，Rs是串联电阻。阶跃恢复二极管二极管等效于 Rf和 Cf组成的电路；当二极管由正向导通状态变到时，二极管等效于由 Cr组成的电路。

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本文编号：2791321