微波技术的基本原理

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇微波技术的基本原理范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

微波技术的基本原理范文第1篇

关键词：船舶通信；船舶导航；理论与实践相结合

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）50-0216-02

十提出了“海洋强国”的战略方针，进一步确立了船舶与海洋工程在国家的经济发展和军事国防方面的重要地位。船舶通信与导航是船舶电气专业的重要组成部分，是船舶安全航行和正常运行的一个重要手段，也是海上安全必不可少的重要保证，因此在大学设置船舶通信与导航这门课程有着重要的意义。

一、船舶通信与导航的教学现状

《船舶通信与导航》是一门跨学科的课程，内涵十分丰富，包含了通信理论、控制理论以及海洋学科的知识。该课程的知识面很广，内容比较复杂。课程主要介绍各类船舶通信和导航系统的基本原理、性能、结构以及实例。开设该课程的目的是使学生熟悉现代通信、无线电导航、惯性导航、卫星导航、组合导航等基本原理，掌握地面频率通信系统、卫星通信系统、海上安全信息系统等常见的船舶通信系统；掌握搜救雷达应答器及船用天线、船用磁罗经、航海陀螺罗经、船用回声测深仪、船用计程仪、船用导航雷达与ARPA、GPS卫星导航系统、船载航行数据记录仪、船舶自动识别系统等常用船舶通信及导航设备；使学生了解船舶通信和导航系统在实际工程领域的典型应用，掌握船舶通信与导航的基本原理和分析方法，为将来从事专业技术工作打下扎实的理论基础和技能基础。

从教学内容和课程目的可以看到，学生不仅要学习船舶通信、船舶导航的基本原理，还需要学习一些船舶通信和导航设备，在此基础上完整地掌握相关船舶通信及导航的子系统。在授课教学模式中，教师往往就一本教材从头到尾讲授给学生，教师讲什么，学生就听什么，这种教学模式无法满足船舶通信与导航课程教学的要求。授课教学模式中，没有体现以教师为主导、学生为主体的教学观点。学生在教学过程中只是被动地听、记、背，学习缺乏主观性和能动性，学生只能靠死记硬背理解相关理论，这样使得学生缺乏形象思维能力和解决具体问题的技能。教学方法和手段的单一性往往会出现纸上谈兵的尴尬结果。老师说教的教学方式不仅不能达到预期的目的，反而容易使学生滋生厌学的情绪。

二、理论和实践相结合的教学方法

实践教学[2]不是理论教学的辅助和补充，而是理论教学的进一步延伸。船舶通信与导航一方面表现出重点专业基础课的特质，另一方面也体现出了重要技能基础课的特点。把理论教学和实践教学有机结合是培养学生综合能力、创新能力的一种教学方法。把课堂教学和科研成果运用到实践教学的各个环节，在实践教学中开展综合性和设计性实验，有助于学生开拓视野，加深对本课程基础理论的理解，提高学生的实际动手能力，使理论和实践得到了充分的结合，从而最大限度地培养学生的创新能力。

首先，“船舶通信与导航”能涉及很多的通信理论和自动化控制的理论，通过讲授的方式，学生会能够比较好地学习这些理论知识。但是，对知识的深入掌握和应用，靠单纯的讲授是无法实现的，需要学生自己动手，去仿真学习，自己通过编程仿真，真正掌握这些原理知识。

其次，“船舶通信与导航”本身就是一个功能齐备但是很复杂的大系统，讲起来内容抽象、复杂，还很枯燥无味，学生的兴趣就会随着讲课的过程逐渐变得淡薄；另一个问题是纯讲授原理，学生没有实际的感触，无法将实物和原理结合联系起来一起理解，不利于学生对知识的消化吸收。特别是一些通信及导航设备，单纯讲授这些设备的设计原理以及应用，学生一听而过，教学效果不会很好，而利用现有的实验室平台，让学生直接接触这些船用设备，一方面可以直观了解这些设备，更好地消化老师教授的理论内容，另一方面，学生可以自己动手去操作这些设备，进一步深入了解设备的使用，同时可以了解到设备与设备之间的联系，建立系统的概念，对理论教学有一个深入和补充。

三、“船舶通信与导航”理论和实践相结合的教学方法的实施

（一）现有的实验条件

学院拥有“船舶综合平台信息系统实验室”、“船舶电子信息系统实验室”。利用学院现有的实验室条件，以现代通信技术理论为基础，实现船舶通信与导航半实物仿真实验教学。系统包括：船舶微波通信实验仿真系统、船舶导航实验仿真系统以及船舶光纤通信实验仿真系统。围绕导航设备以及船舶电子设备和应用技术，通过实物、半实物与仿真等手段，使学生熟悉船用无线电通信、微波通信和光纤通信基本原理，掌握天线与微波理论、电磁兼容技术、光纤通信技术等相关的应用技术、信息处理方法在船舶通信中的应用。船舶通信与导航系统实验室主要有船舶微波通信实验及仿真系统、船舶光纤通信实验及仿真系统和船舶导航仿真系统，可以实现船舶通信与导航半实物仿真实验教学。

（二）理论教学

要重视理论教学，努力提高学生的理论水平。

1.多媒体教学。多媒体教学减少了课堂板书，使教学内容更加形象化，激发学生的学习兴趣，增加了课堂授课的信息量，适合船舶通信与导航的课堂教学。例如在讲授电罗经的指向原理时，就可以通过动画演示的方法，生动形象地演示出罗经的等幅摆动轨迹，以及加了力矩以后的阻尼运动轨迹。通过多媒体教学，不但可以帮助学生比较牢固地掌握理论知识，而且还可以有效地把实践教学也融进去，推动教学改革，提高教学质量。

2.讨论式教学。在教学过程中，为了配合理论知识的学习，把每一次实验结束后遇到的实际问题提出来，要求学生进行课堂讨论并提出解决问题的办法。现在的通信手段和导航技术日新月异，书本的知识和技术的进步相比有一定的滞后性，可以给学生一些课题，让学生课后去阅读、学习、归纳整理，在课堂上展开讨论。这样可以提高学生的学习主动性和积极性，而且可以扩大学生的知识面，保证学生学习知识的前沿性。

（三）实验教学

学生通过船舶微波通信实验实现船外通信，主要包括船舶与船舶通信、船舶与卫星通信、船舶与陆地通信。学生能够掌握船舶通信系统的组成与基本原理，微波设备的使用方法与具体应用。理解船舶通信中微波信号的测量、分析与设计方法，并能够利用仿真技术对微波通信系统进行信号和信息处理；学生通过船舶光纤通信实验，掌握现代光纤通信的系统组成结构与基本原理，并理解船用光纤传感器工作的物理参数、技术概念和标准等，较为全面地了解现代光纤通信技术；通过编程GPS原理实验平台、GPS中频信号采样器、船舶自动识别系统等设备使学生理解GPS的基本原理，掌握GPS导航定位的方法，并通过对GPS接收机接口和信号处理等模块的软硬件设计，使学生进一步掌握GPS接收机组成原理和使用方法，掌握卫星信号的捕获和跟踪等信号处理技术，使学生在今后的工作中能够更好地应用GPS产品，真正做到理论与实践相结合。

四、总结

总之，船舶通信与导航课程理论教学和实践教学相结合，使课程内容更接近实际、教学方法更易于为学生所接受，从而提高了学生的学习兴趣和主动性，使船舶通信与导航课程的学习始终与技术发展保持一致。学生既能够学习船舶通信和船舶导航的基本原理，又能够掌握船舶通信和导航设备应用，为以后学生走上工作岗位，无论从事船舶设计还是航海应用都打下良好的理论基础和技能基础。

参考文献：

[1]李震，朱昌平，范新南，等.“3+1”教学模式与学生创新实践能力的培养[J].实验技术与管理，2007，24（1）：128-130.

[2]叶佩青，刘莉，吴志军，等.综合性实践类课程教学改革探索[J].实验技术与管理，2005，22（2）：22-24.

[3]赵薇.计算机理论与实践教学相结合的重要性[J].北方经贸，2011，（5）：115-117.

[4]廖春丽，朱涛，杨海波，王福梅.生物工程下游技术理论教学和实践教学相结合的探索[J].实验室科学，2011，14（1）：40-42.

[5]谢志斌，田雨波，颜培玉，李峰，孙晓磊.船舶通信与导航实验室构建研究[J].实验室研究与探索，2012，31（10）：417-419.

[6]余新科，蔡敏，张建功，等.适应开放式教学需要改革实践教学管理模式[J].高等工程教育研究，2004，（5）：62-64.

微波技术的基本原理范文第2篇

【关键词】OFDM技术；光纤通信系统；应用分析

一、OFDM技术的基本原理与优点

1、OFDM技术的基本原理。OFDM技术运行的基本原理简而言之就是降低子载波上符号的速率，通过将高速的数据流转化为低速的数据流，将串行的数据流转换成并行的数据流，达到在多个相互之间有正交关系的子载波上进行数据流传输的目的。也正是由于这种数据流的转化方法，避免了子载波间出现干扰的现象，提高了频带的使用效率。

2、OFDM技术的优点。OFDM技术的优点有许多，运用OFDM不仅能够大大的缩短传递信息的时间，在以下四个方面的运用更是突出表现了该技术的使用性能。OFDM技术能够比较有效的利用频带的效率，在抵抗衰老的方面也表现出了较强的适应的能力，同样的在抵抗码间干扰能力方面也有较强的表现能力，在这些能力表现的方面来说最重要的是较强的信息传送能力，能够及时有效地把信息传递给信息接受方。

二、光纤通信系统的优点

正如我们对于当今社会的定义一样，当今的社会是一个迅速变化，不断发展的社会。也正是由于当今社会日新月异，不断变化，光纤通信系统在解决通信道路拥挤的方面具有突出的优点，发挥了重要的作用。

1、通信容量巨大。相比较明线、同轴电缆以及微波等其他的通信设施，光纤通信系统所表现的巨大的通信容量具有明显的优势，平均比明线、同轴电缆以及微波等其他的通信设施的通信容量高出了几十甚至上千倍之上。

2、保密性能良好。光纤通信系统具有良好的保密性能，运用光纤通信系统传输的信号很难被窃听，相比较其他的通信系统，光纤传输在传输数据的过程中信号泄露的可能性非常小。

3、具有较强的抗电磁干扰能力。一般来说，光纤的制作原材料一般都是大自然里存在量非常大的石英，由基本的化学知识我们可以了解到石英的属性属于绝缘材料，在自然界里存在的形式非常稳定，绝酸绝碱，能较好的抵抗电磁的干扰。

4、光纤的原材料十分丰富。由上文可知，光纤的原材料是自然界存在量非常大的石英，而石英本质上就是我们所了解的二氧化硅。二氧化硅在自然界中有着极其大的存储量，广泛存在于石头等常见的物质之中。

三、OFDM技术在光纤通信系统中的应用

1、直接检测光OFDM系统的分类。一般来说，根据是不是需要把基带OFDM频谱复制在光OFDM的频谱这种判断形式可以把直接检测光OFDM系统分为线性映射与非线性映射两种。通常来说线性映射所复制的情况是直接的，在色散系数的影响下，信号的传输距离也会发生改变，必须采取一定的措施来补偿电域以及光域的色散。

2、系统不能恢复有效的数字信号。相干检测光OFDM系统在直接检测光OFDM系统中，只有光的强度信息能被光电检测器检测到，而光载波的相位以及频率是检测不到的，因此，该系统不能有效地将初始数字信号恢复。相比而言，相干检测光OFDM系统则能弥补直接检测光OFDM系统的不足，甚至因为具备极其高的接收机灵敏度，因此在同样的发射功率下传输距离能够更长。但是同样的，子载波数目的不同能够直接影响到CO-OFDM系统性能的发挥。数目过大，就会造成信道间的干扰。数目过少，就会降低频谱的利用率。

3、提高系统容量的措施。偏振复用CO-OFDM系统由于CO-OFDM系统可以对光纤中的偏振模色散进行有效的补偿与估计。为了提高所需要的系统容量，需要将偏振复用技术引入到CO-OFDM系统之中，这样做不仅可以满足系统对各个元器件的基本要求，而且还能进一步提升系统的运行速率。由此可见，偏振复用CO-OFDM系统已经成为未来超大容量、超高速率和超长距离传输系统的重要解决措施。由于单模光纤通常情况下具备两种偏振模式，并且光信号的传输会受到偏振相关损耗（PDL）和偏振模色散（PMD）和色散（CD）效应的影响。

四、总结

光OFDM技术与OFDM技术光纤通信二者相互结合，充分发挥了二者不同的优点。我们完全有理由可以预见，随着信息技术的迅猛发展，光OFDM作为一项关键性的技术必定会在在未来的传输系统中发挥其本身的价值。除此之外，为了更好的发展相关的科学技术，在未来的研究工作中，对光OFDM系统中的非线性效应还需要相关的科研人士不断的进行研究探讨，发展现有的科学技术，改善现存技术的不足之处，使得该技术能够更好地为社会、为人类服务，促进社会文明进步。

参考文献

[1]刘巧平,董军堂.OFDM技术在4G移动通信系统中的应用[J].电子测试,2014,05:102-104.

[2]孟婉婕,吴少涛,肖伟涛.正交频分多路复用技术在电力光纤通信系统中的应用[J].广东电力,2014,01:105-109.

[3]林燕.高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现[J].通讯世界,2015,03:30-31.

微波技术的基本原理范文第3篇

关键词：传输技术；教学手段；启发式教学；多媒体；改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）32-0131-02

Reform and Exploration on Teaching Means of Transmission Technology Course in Communication Major

QI Peng，WU Dong-sheng，WANG Li-li

（Anhui Jianzhu University，Hefei 230601，China）

Abstract： Transmission technology is one of the main courses of communication major， but there are some problems in the course of teaching. Through the improvement of teaching means in practice， for example， using heuristic teaching， making full use of multimedia teaching equipment， and creating opportunities for the students to practice， the quality of teaching and the students' learning enthusiasm have been effectively improved. And the ability of autonomous learning and practice ability also have been enhanced.

Key words： Transmission technology； teaching method； heuristic teaching； multimedia； reform

随着社会需求的日益增长和科技水平的不断提高，传输技术一直处于迅速的变革和发展之中。而电信传输的基础理论在通信技术领域占有举足轻重的地位， 无论是对学生的就业和再学习都有着非常重要的作用，对学生培养综合能力也具有十分重要的意义。因此越来越多高校的电子信息工程和通信工程本科专业把《传输技术》作为一门重要的专业基础课。

《传输技术》主要讲授传输技术的基本原理和实现方法，其先修课程是电路分析、信号与系统、通信原理。课程的主要任务是介绍现代通信传输技术基础及发展趋势，包括电缆传输、微波传输、光纤传输等传输技术的原理和应用。涉及知识面广泛，与多门专业课程有交叉关联，并且理论性和知识性都较强，存在内容较抽象、知识点多、概念复杂等问题，并且一般课时安排较少。此外缺乏实践教学环节，导致学生对课堂上学到的理论知识无法与实际通信系统、通信设备联系在一起，缺乏理论联系实际的机会，对课程容易失去学习的热情；课程内容的更新速度不够，没有把当前的新技术、新规范和热点研究课题和研究方向及时充实到教学中；由于在教学方法上采用保守课堂教学模式，没有灵活运用多种符合现代教育理念的先进的教学方法，学生学习的积极性和主动性差。[1]

因此，针对以上教学中存在的问题，开展“传输技术”课程教学改革的探索研究具有非常重要的意义。

笔者近几年一直承担我校“传输技术”课程的主讲工作，在工作中通过不断摸索和反复实践，对该课程的教学方法进行了一些改进，帮助学生较好地掌握传输技术的基本原理和实现方法，了解工程中的一些应用案例，取得较好的教学效果。[2-4]

具体的教学方法有：

传输技术课程涵盖了多门课程的综合应用，如微波技术与天线、光纤传输、通信原理等，因此该课程对理论知识要求扎实，同时又具备很强的实用性，在实际工程中应用广泛。因此在教学方法上面做出了一定的改进。

1）课程开始之初，增加了基础知识复习环节，帮助学生复习先修的微波技术、通信原理、数字信号处理等课程中的一些重要知识点。例如抽样定理，对传输中的传输速度、传输带宽等的计算非常重要。通过短短的一到两个学时复习，起到承上启下的桥梁作用，帮助学生从前期理论课程顺利过渡到兼具理论和实用性的传输技术中。

2）采用启发式教学，提高学生自主思考、主动学习的能力。例如在SDH技术在光通信系统中的应用这一知识点，通过光在不同折射率物质中的传输情况，提出问题“如何能够让光在该物质中尽可能远的传输？”，引导学生思考传输介质、光信号要满足哪些条件以达到这个目的。总结出光在光纤中的全反射行进原理之后，进一步提出问题“光在光纤中传输会产生哪些损耗？”，让学生自主思考，分析传输过程中哪些环节会产生损耗，最终导出一定传输距离光纤长度的估算公式。[2]

3）充分利用多媒体教学设备。传输技术这门课程由于其理论性和实验设备的局限性，教学中如果没有互动和实例演示，容易让学生留下“抽象、枯燥”的印象。例如通过演示“光纤制作和熔接过程”动画，帮助学生了解传输技术中传输介质和介质的损耗问题。通过安徽省教育网络中心SDH环形网络结构图，结合SDH网络结构知识点进行讲解，达到理论与实践相结合的教学目的。通过类似这样的手段，使学生加深了对较抽象的知识点的理解，并产生对课程内容的好奇心，保持对学习的新鲜感和求知欲望。[5][6]

4）给学生创造实践机会，通过增加实际动手操作提高学生的综合技能，培养学生的创新意识以及创造才能。目前许多院校已经开设了C诺拇输技术实验课程，一般采用可以提供多个实验、面向多门课程的综合实验平台。这些专业教学实验平台价格较高，并且由于该类设备多为集成好的、综合性较高的平台，面向某个课程的实验具体结构不对使用者开放，只能观察输入和输出结果的差异，一般无法看到传输的具体结构和工作流程，学生无法在实验中深入的了解和体会通信系统的工作原理、流程。学生在这类平台上只能做验证性和配置类的实验，不能深入到传输的内部结构与流程。[7]

结合我校的实际情况，可以通过与具有相关实验设备的高校或从事相关领域生产或运营的企业，建立校际、校企合作，组织学生到其他高校开展实验，到企业参观或企业为学生提供实习机会等形式，增加学生的实践机会，帮助学生了解传输技术在行业中的应用，扩大学生的知识面，并且提前接触到毕业后的工作环境。同时还可以通过与企业之间的合作，聘请企业的高级技术人员为学生开展讲座，或教师参加企业开展的通信行业技术培训等方式充实实践教学的内容。

《传输技术》是通信专业的一门综合性的专业课，需要教师通过不断地探索研究，寻找更多有效的教学手段，以激发学生积极主动性、提高自主思考能力、夯实理论基础、培养一定的实际操作能力。

参考文献：

[1]胡庆.初探电信传输原理课程的有效教学[J].重庆邮电大学学报，2007（6）.

[2]王艳芬， 王刚， 于洪珍.通信电子电路”讨论式启发教学方法研究[J].电气电子教学学报，2013，35（3）.

[3]朱传喜，徐义红 探索高等数学教学新方法培养创新人才[J].中国大学教学，2005（7）.

[4]李明， 刘慧敏， 李艳芬， 互动式题库在冶金传输原理教学中的应用[J]-教师，2012（14）.

[5]张倩影，柳浩，吕俊杰 案例教学法在钢铁厂设计原理课程教学中的应用[J].中国冶金教育，2011（5）.

微波技术的基本原理范文第4篇

关键词：SDH数字微波、STM-1、分插复用

一、前言

数字微波通信是用微波作为载体传送数字信息的一种通信手段。数字微波传输就传输系统而言，只是卫星、光纤的一种传输方式，而信号变换过程都是一样的。由于微波在空间直线传输的特点，故这种通信方式又称为视距数字微波中继通信。数字微波传输分两种体制，即PDH和SDH微波，目前的数字微波通信系统主要是SDH数字微波通信系统。

二、数字微波通信的特点

数字微波具有通信容量大；抗干扰性能强；直线通信；频率规划；建设速度快；传输质量高；通信稳定可靠；保密性强等特点。

三、SDH数字微波技术

3.1、基本原理和特点

同步数字体系最基本的模块信号（即同步传送模块）是STM-1，其比特速率为155.52Mbit/s，更高级的STM-N信号可以按字节同步复接获得，SDH只能支持一定的N值，即N为1、4、16、64等。STM设备除了可作为复用器和线路终端设备外，还可以组成分插复用设备和数字交叉连接设备。以它们为基础构成SDH传送网复接设备，主要完成45Mbit/s、2Mbit /s与155Mbit/s间的分接、复接的功能。

SDH（同步数字传输体系）是基于PDH（准同步数字传输体系）发展过来的，它改善了PDH的不利于大容量传输，具有世界统一的网管接口标准。采用字节间插和灵活的映射方式，具有非常强大的OMA（开放式移动体系结构）功能。

3.2、SDH数字微波传输系统主要设备组成

SDH数字微波传输系主要设备由微波设备、SDH分插复用器、适配器、编码器、基带视音频信号处理设备等组成。

3.3、SDH数字微波传输系统组成

SDH微波通信系统可由终端站、枢纽站、分路站及若干中继站组成。其传输形式可以是一条主干线，中间有若干分支，也可以是一个枢纽站向若干方向分支，通常主干线可长达几千公里，另有若干条支线线路。但不论哪种形式，根据各站所处位置和功能不同，数宇微波传输线路总是由图中给出的几种站型组成。

SDH微波终端站的发送端完成主信号的发信基带处理（包括CMI/NRZ变换、SDH开销的插入与提取，微波帧开销的插入及旁路业务的提取等）、调制（包括纠错编码、扰码及发信差分编码等）、发信混频及发信功率放大等。在网络管理方面，终端站可以通过软件设定为网管主站或主站，收集各站汇报过来的信息，监视线路运行质量，执行网管系统配置管理SDH微波中继站，主要完成信号的双向接收和转发。如有调制设备的中继站，称再生中继站，需要上，下话路的中继站称微波分路站，它必须与SDH的分插复用设备连接。

SDH微波终端站的收信端完成主信号的低噪声接收（根据需要可含分集接收及分集合成）、解调（含中频频域均衡、基带或中频时域均衡、收信差分译码、解扰码、纠错译码等）、收信基带处理（含旁路业务的提取、微波帧开销的插入与提取，SDH开销的插入与提取、NRZ/CMI变换等）

3.4、SDH调制方式

在SDH微波系统中，传输容量大，为了能提高频谱利用率，最广泛采用的是多值正交调幅（MQAM）技术，常用32QAM；64QAM；128QAM；512QAM等调制方式。

3.5、SDH数字微波传输设备采用的几个关键技术

1、微波帧复用技术。2、编码调制技术。3、交叉极化干扰抵消（XPLC）技术。4、前向纠错技术。5、自适应频域和时域均衡技术。6、高线性功率放大器和自动发射功率控制（ATPC）技术。

四、SDH微波的实际应用

新疆广电局数字微波链路采用SDH组网，微波收发信机采用NEC设备。调制方式为QAM128 ；保护方式1+1 ；工作频段8G-11G ；系统容量STM-1（155Mbps）；DS3/45Mb/s帧结构 ；电源-48V 。

五、结束语

微波技术的基本原理范文第5篇

关键词：超宽带；极窄脉冲；阶跃恢复二极管

引言

传统数字通信是通过在信道中发送包含信息的模拟波形来实现通信的，而超宽带(UWB)通信是通过发送和检测极窄脉冲序列来实现通信。这种脉冲的脉宽只有1个多ns，有的甚至不到1ns，并且其带宽可以达到或者超过3GHz。

从本质上讲，产生ns级宽度短脉冲的信号源是UWB技术的前提条件。单个无载波窄脉冲信号有两个特点：一是激励信号的波形为具有陡峭前后沿的单个短脉冲，二是激励信号具有从直流到微波的很宽的频谱。目前产生脉冲源的两类方法为：1．光电方法，基本原理是利用光导开关的陡峭上升／下降沿获得脉冲信号，是最有发展前景的一种方法。2．电子方法，基本原理是利用晶体管PN结反向加电，在雪崩状态的导通瞬间获得陡峭上升沿，整形后获得极短脉冲，这是目前应用最广泛的方案。受晶体管耐压特性的限制，这种方法一般只能产生几十V到上百V的脉冲，脉冲宽度可以达到1ns以下。

阶跃恢复二极管(SRD)也是一种PN结二极管，但它在管芯设计和结构工艺上采取了一些特殊的措施，能够获得电流的“阶跃”，可以用来产生很窄的脉冲。本文就着重讨论使用阶跃恢复二极管产生窄脉冲的方法。

脉冲发生器的设计与实现

阶跃二极管产生极窄脉冲的原理

传统窄脉冲产生的基本原理是通过器件所存储能量经由高速开关器件快速放电而得到。提高输出脉冲性能的途径有两个：增加器件存储的能量，加快器件放电速度。这两种方法都依赖于高速开关器件，因此，高速开关器件是超宽带脉冲信号产生的关键。

阶跃恢复二极管是一种充分利用少子储存效应的器件。作为一种PN结二极管，普通整流管要求正向时管子导通，反向截至，因此少子储存效应对整流器件显然是不利的。而对阶跃二极管，当加上正向电压时，大量少数载流子注入I层并储存起来，反向时由于少子基本上被反向电场提取完毕，器件在极短的阶跃时间内关断，关断瞬间产生了电流跳变，形成一个很窄的脉冲。

实际上，在负载R’上能观察到的仅仅是此阻尼振荡波形的第一个半周期，因为电压超过管子的接触电势时，阶跃二极管又重新处于低阻抗状态，输出电压将维持在φ。所以在输入频率为f1的连续信号作用下，脉冲发生器的输出电压波形将是窄脉冲串，每个脉冲之间的间隔为1／f1，脉冲根部宽度为

阶跃时间则决定了二极管高次谐波的上限，tst越小，则高次谐波越丰富，倍频效率越高。二极管产生谐波的上限频率以阶跃时间的倒数来定义，存在以下关系：fhigh=1/tst。

电路原理图

实际的脉冲发生器电路包括阶跃管、激励电感、高频调谐电容、阻抗匹配网络、偏置电路等，如图4所示。

一般采用自偏置电路。自给偏置的产生过程简述如下：在外加交流电压超过二极管的接触电位差φ的时间间隔内，二极管的正向电阻远小于R，信号源通过小的正向电阻向电容c1充电；当外加交流电压小于Φ值并使二极管进入反向工作区域时，二极管呈现很大的电阻(与R比较而言)，电容c1通过电阻R放电。如果C1R的时间常数比基波电压的周期大得多，则放电电流可以认为是一常数；于是在电阻R上就产生一个压降，其值为I0R，并反向地加在二极管上。由于这一偏压是整流电流引起的，所以随着激励电压幅度的变化，偏压随之改变，从而可以自动调节工作点。偏压电阻值可按下式估算：

实验结果

上述公式只能对元器件的值进行大概的估算，还要通过反复实践进行修正。笔者在电路调试过程中，为了得到较窄的脉冲宽度，反复实践修正元器件的值。利用信号发生器产生31MHz，24dBm的正弦波作为电路的触发信号源，c1和cc可选用几万pF的大电容，偏置电容C3的容值尽可能小。自偏置电阻R为几十Ω或几百Ω，通过对R的微调，可以改变产生脉冲的重复周期。CM和CT分别为780pF和390+45pF。LM和L分别为30nH和70nH的空心电感线圈。其中微调激励电感L的感值对脉冲的波形影响尤为明显。图6是从示波器上观察到的高斯脉冲的一阶导数波形(有偏置电容C3)，脉宽1．5ns左右，Vpp为7V。