UWB HABERLEŞME İÇİN BİR DARBE ÜRETEN DEVRENİN TASARIMI

Bir UWB haberleşme sistemi için, darbe süresi birkaç nanosaniye seviyesinde veya daha az olan darbelerin üretilmesi bir gerekliliktir. Bir RF tranzistörün aşamalı-toparlanma etkisine dayalı bir darbe üreten devre 0-960-MHz UWB sistemi için tasarlanmıştır ve bu makalede sunulmaktadır. Darbe üreten devre ortak-emetör konfigürasyonlu doğrusal bir RF kuvvetlendirici ve kuvvetlendiriciyi izleyen bir yüksek-geçiren filtreden meydana gelmektedir. RF kuvvetlendiricinin girişi bir fonksiyon üreteci tarafından sağlanan bir saat işareti ile sürülmektedir. Kuvvetlendirici çıkışında, tranzistörün kollektör-emetör uçları arasındaki gerilimin yükselen ve inen kenarlarından kaynaklanan sırasıyla pozitif genlikli ve negatif genlikli darbeler vardır. Kuvvetlendirici çıkışı daha sonra bir yüksek-geçiren filtreye beslenir. Düşük frekanslı işaretler yüksek-geçiren filtre tarafından yeniden süzülür. Filtrenin çıkışı çok kısa süreli darbelerden meydana gelen bir darbe dizisidir. Darbe genişliği, 300-MHz'lik bir sayısal osiloskop kullanılarak 2.5 ns civarında ölçülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Darbe üreteci, UWB haberleşme, tranzistörün aşamalı-toparlanma etkisi

DESIGN of a PULSE GENERATOR CIRCUIT for UWB COMMUNICATIONS

Generation of very short pulses with a pulse width in the order of a few nanoseconds or less is a requirement for an UWB communications system. A pulse generator circuit based on the step-recovery effect of an RF transistor has been designed for the 0-960-MHz UWB system, and is presented in this paper. The pulse generator includes a linear RF amplifier with common-emitter topology and a high-pass filter following the amplifier. Input of the RF amplifier is driven by a clock signal provided by a function generator. Amplifier output includes positive amplitude and negative amplitude pulses due to rising and falling edges of the collector-emitter voltage of the transistor, respectively. Amplifier output is then fed to a high-pass filter. Low-frequency transitions are further filtered out, and the output of the high-pass filter is a pulse train consisting of very short pulses. The pulse width has been measured as about 2.5 ns using a 300-MHz digital oscilloscope.

Keywords:

Pulse generator, UWB communications, step-recovery effect of transistors,

PDF

___

[1] A. De Angelis, M. Dionigi, R. Giglietti, and P. Carbone, "Experimental low-cost short pulse generators", IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference Proceedings, pp. 259-264, 2008.
[2] M. A. Arafat, A. B. M. Harun-ur-Rashid, "A novel 7 Gbps low-power CMOS ultra-wideband pulse generator", IET Circuits, Devices & Systems, Vol. 6, pp. 406-412, 2012.
[3] A. K. Dwivedi, R. Mehra, S. Tyagi, and A. Islam, "A compact low power high frequency pulse generator", 2015 Fifth International Conference on Communication Systems and Network Technologies, pp. 6-10, 2015.
[4] M. Karadeniz, "New subnanosecond pulse-generator circuit employing two step-recovery diodes," Electronics Letters, Vol. 10, No. 7, 1974.
[5] J. S. Lee, C. Nguyen, and T. Scullion, "New uniplanar subnanosecond monocycle pulse generator and transformer for time-domain microwave applications," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 49, No. 6, 2001.
[6] P. Protiva, J. Mrkvica, J. Machac, "A compact step recovery diode subnanosecond pulse generator", Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 52, No. 2, 2010.
[7] X. Xia, L. Liu, J. Chen, H. Guan, and G. Fang, "Balanced pulse generator for ultra-wideband radar application," Electronics Letters, Vol. 49, No. 4, 2013.
[8] M. Gerding, T. Musch, and B. Schiek, "Generation of short electrical pulses based on bipolar transistors," Advanced in Radio Science, 2, 7-12, 2004.
[9] Q. Wang, X. Tian, Y. Liu, B. Li, and B. Gao, "Design of an ultra-wideband pulse generator based on avalanche transistor," 2008 4th International Conference on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, pp 1-4, 2008.
[10] H. Zhang, X. Liu, N. Li, and T. A. Gulliver, "A novel UWB pulse generator," IEEE Pacific Rim Conference on Communications, Computers and Signal Processing (PacRim), pp. 691-695, 2011.
[11] Datasheet of BFR93A, Infineon Technologies AG, 2001.