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微波技術的基本原理范文第1篇

關鍵詞：船舶通信；船舶導航；理論與實踐相結合

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）50-0216-02

十提出了“海洋強國”的戰略方針，進一步確立了船舶與海洋工程在國家的經濟發展和軍事國防方面的重要地位。船舶通信與導航是船舶電氣專業的重要組成部分，是船舶安全航行和正常運行的一個重要手段，也是海上安全必不可少的重要保證，因此在大學設置船舶通信與導航這門課程有著重要的意義。

一、船舶通信與導航的教學現狀

《船舶通信與導航》是一門跨學科的課程，內涵十分豐富，包含了通信理論、控制理論以及海洋學科的知識。該課程的知識面很廣，內容比較復雜。課程主要介紹各類船舶通信和導航系統的基本原理、性能、結構以及實例。開設該課程的目的是使學生熟悉現代通信、無線電導航、慣性導航、衛星導航、組合導航等基本原理，掌握地面頻率通信系統、衛星通信系統、海上安全信息系統等常見的船舶通信系統；掌握搜救雷達應答器及船用天線、船用磁羅經、航海陀螺羅經、船用回聲測深儀、船用計程儀、船用導航雷達與ARPA、GPS衛星導航系統、船載航行數據記錄儀、船舶自動識別系統等常用船舶通信及導航設備；使學生了解船舶通信和導航系統在實際工程領域的典型應用，掌握船舶通信與導航的基本原理和分析方法，為將來從事專業技術工作打下扎實的理論基礎和技能基礎。

從教學內容和課程目的可以看到，學生不僅要學習船舶通信、船舶導航的基本原理，還需要學習一些船舶通信和導航設備，在此基礎上完整地掌握相關船舶通信及導航的子系統。在授課教學模式中，教師往往就一本教材從頭到尾講授給學生，教師講什么，學生就聽什么，這種教學模式無法滿足船舶通信與導航課程教學的要求。授課教學模式中，沒有體現以教師為主導、學生為主體的教學觀點。學生在教學過程中只是被動地聽、記、背，學習缺乏主觀性和能動性，學生只能靠死記硬背理解相關理論，這樣使得學生缺乏形象思維能力和解決具體問題的技能。教學方法和手段的單一性往往會出現紙上談兵的尷尬結果。老師說教的教學方式不僅不能達到預期的目的，反而容易使學生滋生厭學的情緒。

二、理論和實踐相結合的教學方法

實踐教學[2]不是理論教學的輔助和補充，而是理論教學的進一步延伸。船舶通信與導航一方面表現出重點專業基礎課的特質，另一方面也體現出了重要技能基礎課的特點。把理論教學和實踐教學有機結合是培養學生綜合能力、創新能力的一種教學方法。把課堂教學和科研成果運用到實踐教學的各個環節，在實踐教學中開展綜合性和設計性實驗，有助于學生開拓視野，加深對本課程基礎理論的理解，提高學生的實際動手能力，使理論和實踐得到了充分的結合，從而最大限度地培養學生的創新能力。

首先，“船舶通信與導航”能涉及很多的通信理論和自動化控制的理論，通過講授的方式，學生會能夠比較好地學習這些理論知識。但是，對知識的深入掌握和應用，靠單純的講授是無法實現的，需要學生自己動手，去仿真學習，自己通過編程仿真，真正掌握這些原理知識。

其次，“船舶通信與導航”本身就是一個功能齊備但是很復雜的大系統，講起來內容抽象、復雜，還很枯燥無味，學生的興趣就會隨著講課的過程逐漸變得淡薄；另一個問題是純講授原理，學生沒有實際的感觸，無法將實物和原理結合聯系起來一起理解，不利于學生對知識的消化吸收。特別是一些通信及導航設備，單純講授這些設備的設計原理以及應用，學生一聽而過，教學效果不會很好，而利用現有的實驗室平臺，讓學生直接接觸這些船用設備，一方面可以直觀了解這些設備，更好地消化老師教授的理論內容，另一方面，學生可以自己動手去操作這些設備，進一步深入了解設備的使用，同時可以了解到設備與設備之間的聯系，建立系統的概念，對理論教學有一個深入和補充。

三、“船舶通信與導航”理論和實踐相結合的教學方法的實施

（一）現有的實驗條件

學院擁有“船舶綜合平臺信息系統實驗室”、“船舶電子信息系統實驗室”。利用學院現有的實驗室條件，以現代通信技術理論為基礎，實現船舶通信與導航半實物仿真實驗教學。系統包括：船舶微波通信實驗仿真系統、船舶導航實驗仿真系統以及船舶光纖通信實驗仿真系統。圍繞導航設備以及船舶電子設備和應用技術，通過實物、半實物與仿真等手段，使學生熟悉船用無線電通信、微波通信和光纖通信基本原理，掌握天線與微波理論、電磁兼容技術、光纖通信技術等相關的應用技術、信息處理方法在船舶通信中的應用。船舶通信與導航系統實驗室主要有船舶微波通信實驗及仿真系統、船舶光纖通信實驗及仿真系統和船舶導航仿真系統，可以實現船舶通信與導航半實物仿真實驗教學。

（二）理論教學

要重視理論教學，努力提高學生的理論水平。

1.多媒體教學。多媒體教學減少了課堂板書，使教學內容更加形象化，激發學生的學習興趣，增加了課堂授課的信息量，適合船舶通信與導航的課堂教學。例如在講授電羅經的指向原理時，就可以通過動畫演示的方法，生動形象地演示出羅經的等幅擺動軌跡，以及加了力矩以后的阻尼運動軌跡。通過多媒體教學，不但可以幫助學生比較牢固地掌握理論知識，而且還可以有效地把實踐教學也融進去，推動教學改革，提高教學質量。

2.討論式教學。在教學過程中，為了配合理論知識的學習，把每一次實驗結束后遇到的實際問題提出來，要求學生進行課堂討論并提出解決問題的辦法。現在的通信手段和導航技術日新月異，書本的知識和技術的進步相比有一定的滯后性，可以給學生一些課題，讓學生課后去閱讀、學習、歸納整理，在課堂上展開討論。這樣可以提高學生的學習主動性和積極性，而且可以擴大學生的知識面，保證學生學習知識的前沿性。

（三）實驗教學

學生通過船舶微波通信實驗實現船外通信，主要包括船舶與船舶通信、船舶與衛星通信、船舶與陸地通信。學生能夠掌握船舶通信系統的組成與基本原理，微波設備的使用方法與具體應用。理解船舶通信中微波信號的測量、分析與設計方法，并能夠利用仿真技術對微波通信系統進行信號和信息處理；學生通過船舶光纖通信實驗，掌握現代光纖通信的系統組成結構與基本原理，并理解船用光纖傳感器工作的物理參數、技術概念和標準等，較為全面地了解現代光纖通信技術；通過編程GPS原理實驗平臺、GPS中頻信號采樣器、船舶自動識別系統等設備使學生理解GPS的基本原理，掌握GPS導航定位的方法，并通過對GPS接收機接口和信號處理等模塊的軟硬件設計，使學生進一步掌握GPS接收機組成原理和使用方法，掌握衛星信號的捕獲和跟蹤等信號處理技術，使學生在今后的工作中能夠更好地應用GPS產品，真正做到理論與實踐相結合。

四、總結

總之，船舶通信與導航課程理論教學和實踐教學相結合，使課程內容更接近實際、教學方法更易于為學生所接受，從而提高了學生的學習興趣和主動性，使船舶通信與導航課程的學習始終與技術發展保持一致。學生既能夠學習船舶通信和船舶導航的基本原理，又能夠掌握船舶通信和導航設備應用，為以后學生走上工作崗位，無論從事船舶設計還是航海應用都打下良好的理論基礎和技能基礎。

參考文獻：

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[4]廖春麗，朱濤，楊海波，王福梅.生物工程下游技術理論教學和實踐教學相結合的探索[J].實驗室科學，2011，14（1）：40-42.

[5]謝志斌，田雨波，顏培玉，李峰，孫曉磊.船舶通信與導航實驗室構建研究[J].實驗室研究與探索，2012，31（10）：417-419.

[6]余新科，蔡敏，張建功，等.適應開放式教學需要改革實踐教學管理模式[J].高等工程教育研究，2004，（5）：62-64.

微波技術的基本原理范文第2篇

【關鍵詞】OFDM技術；光纖通信系統；應用分析

一、OFDM技術的基本原理與優點

1、OFDM技術的基本原理。OFDM技術運行的基本原理簡而言之就是降低子載波上符號的速率，通過將高速的數據流轉化為低速的數據流，將串行的數據流轉換成并行的數據流，達到在多個相互之間有正交關系的子載波上進行數據流傳輸的目的。也正是由于這種數據流的轉化方法，避免了子載波間出現干擾的現象，提高了頻帶的使用效率。

2、OFDM技術的優點。OFDM技術的優點有許多，運用OFDM不僅能夠大大的縮短傳遞信息的時間，在以下四個方面的運用更是突出表現了該技術的使用性能。OFDM技術能夠比較有效的利用頻帶的效率，在抵抗衰老的方面也表現出了較強的適應的能力，同樣的在抵抗碼間干擾能力方面也有較強的表現能力，在這些能力表現的方面來說最重要的是較強的信息傳送能力，能夠及時有效地把信息傳遞給信息接受方。

二、光纖通信系統的優點

正如我們對于當今社會的定義一樣，當今的社會是一個迅速變化，不斷發展的社會。也正是由于當今社會日新月異，不斷變化，光纖通信系統在解決通信道路擁擠的方面具有突出的優點，發揮了重要的作用。

1、通信容量巨大。相比較明線、同軸電纜以及微波等其他的通信設施，光纖通信系統所表現的巨大的通信容量具有明顯的優勢，平均比明線、同軸電纜以及微波等其他的通信設施的通信容量高出了幾十甚至上千倍之上。

2、保密性能良好。光纖通信系統具有良好的保密性能，運用光纖通信系統傳輸的信號很難被竊聽，相比較其他的通信系統，光纖傳輸在傳輸數據的過程中信號泄露的可能性非常小。

3、具有較強的抗電磁干擾能力。一般來說，光纖的制作原材料一般都是大自然里存在量非常大的石英，由基本的化學知識我們可以了解到石英的屬性屬于絕緣材料，在自然界里存在的形式非常穩定，絕酸絕堿，能較好的抵抗電磁的干擾。

4、光纖的原材料十分豐富。由上文可知，光纖的原材料是自然界存在量非常大的石英，而石英本質上就是我們所了解的二氧化硅。二氧化硅在自然界中有著極其大的存儲量，廣泛存在于石頭等常見的物質之中。

三、OFDM技術在光纖通信系統中的應用

1、直接檢測光OFDM系統的分類。一般來說，根據是不是需要把基帶OFDM頻譜復制在光OFDM的頻譜這種判斷形式可以把直接檢測光OFDM系統分為線性映射與非線性映射兩種。通常來說線性映射所復制的情況是直接的，在色散系數的影響下，信號的傳輸距離也會發生改變，必須采取一定的措施來補償電域以及光域的色散。

2、系統不能恢復有效的數字信號。相干檢測光OFDM系統在直接檢測光OFDM系統中，只有光的強度信息能被光電檢測器檢測到，而光載波的相位以及頻率是檢測不到的，因此，該系統不能有效地將初始數字信號恢復。相比而言，相干檢測光OFDM系統則能彌補直接檢測光OFDM系統的不足，甚至因為具備極其高的接收機靈敏度，因此在同樣的發射功率下傳輸距離能夠更長。但是同樣的，子載波數目的不同能夠直接影響到CO-OFDM系統性能的發揮。數目過大，就會造成信道間的干擾。數目過少，就會降低頻譜的利用率。

3、提高系統容量的措施。偏振復用CO-OFDM系統由于CO-OFDM系統可以對光纖中的偏振模色散進行有效的補償與估計。為了提高所需要的系統容量，需要將偏振復用技術引入到CO-OFDM系統之中，這樣做不僅可以滿足系統對各個元器件的基本要求，而且還能進一步提升系統的運行速率。由此可見，偏振復用CO-OFDM系統已經成為未來超大容量、超高速率和超長距離傳輸系統的重要解決措施。由于單模光纖通常情況下具備兩種偏振模式，并且光信號的傳輸會受到偏振相關損耗（PDL）和偏振模色散（PMD）和色散（CD）效應的影響。

四、總結

光OFDM技術與OFDM技術光纖通信二者相互結合，充分發揮了二者不同的優點。我們完全有理由可以預見，隨著信息技術的迅猛發展，光OFDM作為一項關鍵性的技術必定會在在未來的傳輸系統中發揮其本身的價值。除此之外，為了更好的發展相關的科學技術，在未來的研究工作中，對光OFDM系統中的非線性效應還需要相關的科研人士不斷的進行研究探討，發展現有的科學技術，改善現存技術的不足之處，使得該技術能夠更好地為社會、為人類服務，促進社會文明進步。

參考文獻

[1]劉巧平,董軍堂.OFDM技術在4G移動通信系統中的應用[J].電子測試,2014,05:102-104.

[2]孟婉婕,吳少濤,肖偉濤.正交頻分多路復用技術在電力光纖通信系統中的應用[J].廣東電力,2014,01:105-109.

[3]林燕.高速光纖通信系統中的OFDM調制解調技術的仿真與實現[J].通訊世界,2015,03:30-31.

微波技術的基本原理范文第3篇

關鍵詞：傳輸技術；教學手段；啟發式教學；多媒體；改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著社會需求的日益增長和科技水平的不斷提高，傳輸技術一直處于迅速的變革和發展之中。而電信傳輸的基礎理論在通信技術領域占有舉足輕重的地位， 無論是對學生的就業和再學習都有著非常重要的作用，對學生培養綜合能力也具有十分重要的意義。因此越來越多高校的電子信息工程和通信工程本科專業把《傳輸技術》作為一門重要的專業基礎課。

《傳輸技術》主要講授傳輸技術的基本原理和實現方法，其先修課程是電路分析、信號與系統、通信原理。課程的主要任務是介紹現代通信傳輸技術基礎及發展趨勢，包括電纜傳輸、微波傳輸、光纖傳輸等傳輸技術的原理和應用。涉及知識面廣泛，與多門專業課程有交叉關聯，并且理論性和知識性都較強，存在內容較抽象、知識點多、概念復雜等問題，并且一般課時安排較少。此外缺乏實踐教學環節，導致學生對課堂上學到的理論知識無法與實際通信系統、通信設備聯系在一起，缺乏理論聯系實際的機會，對課程容易失去學習的熱情；課程內容的更新速度不夠，沒有把當前的新技術、新規范和熱點研究課題和研究方向及時充實到教學中；由于在教學方法上采用保守課堂教學模式，沒有靈活運用多種符合現代教育理念的先進的教學方法，學生學習的積極性和主動性差。[1]

因此，針對以上教學中存在的問題，開展“傳輸技術”課程教學改革的探索研究具有非常重要的意義。

筆者近幾年一直承擔我校“傳輸技術”課程的主講工作，在工作中通過不斷摸索和反復實踐，對該課程的教學方法進行了一些改進，幫助學生較好地掌握傳輸技術的基本原理和實現方法，了解工程中的一些應用案例，取得較好的教學效果。[2-4]

具體的教學方法有：

傳輸技術課程涵蓋了多門課程的綜合應用，如微波技術與天線、光纖傳輸、通信原理等，因此該課程對理論知識要求扎實，同時又具備很強的實用性，在實際工程中應用廣泛。因此在教學方法上面做出了一定的改進。

1）課程開始之初，增加了基礎知識復習環節，幫助學生復習先修的微波技術、通信原理、數字信號處理等課程中的一些重要知識點。例如抽樣定理，對傳輸中的傳輸速度、傳輸帶寬等的計算非常重要。通過短短的一到兩個學時復習，起到承上啟下的橋梁作用，幫助學生從前期理論課程順利過渡到兼具理論和實用性的傳輸技術中。

2）采用啟發式教學，提高學生自主思考、主動學習的能力。例如在SDH技術在光通信系統中的應用這一知識點，通過光在不同折射率物質中的傳輸情況，提出問題“如何能夠讓光在該物質中盡可能遠的傳輸？”，引導學生思考傳輸介質、光信號要滿足哪些條件以達到這個目的。總結出光在光纖中的全反射行進原理之后，進一步提出問題“光在光纖中傳輸會產生哪些損耗？”，讓學生自主思考，分析傳輸過程中哪些環節會產生損耗，最終導出一定傳輸距離光纖長度的估算公式。[2]

3）充分利用多媒體教學設備。傳輸技術這門課程由于其理論性和實驗設備的局限性，教學中如果沒有互動和實例演示，容易讓學生留下“抽象、枯燥”的印象。例如通過演示“光纖制作和熔接過程”動畫，幫助學生了解傳輸技術中傳輸介質和介質的損耗問題。通過安徽省教育網絡中心SDH環形網絡結構圖，結合SDH網絡結構知識點進行講解，達到理論與實踐相結合的教學目的。通過類似這樣的手段，使學生加深了對較抽象的知識點的理解，并產生對課程內容的好奇心，保持對學習的新鮮感和求知欲望。[5][6]

4）給學生創造實踐機會，通過增加實際動手操作提高學生的綜合技能，培養學生的創新意識以及創造才能。目前許多院校已經開設了C諾拇輸技術實驗課程，一般采用可以提供多個實驗、面向多門課程的綜合實驗平臺。這些專業教學實驗平臺價格較高，并且由于該類設備多為集成好的、綜合性較高的平臺，面向某個課程的實驗具體結構不對使用者開放，只能觀察輸入和輸出結果的差異，一般無法看到傳輸的具體結構和工作流程，學生無法在實驗中深入的了解和體會通信系統的工作原理、流程。學生在這類平臺上只能做驗證性和配置類的實驗，不能深入到傳輸的內部結構與流程。[7]

結合我校的實際情況，可以通過與具有相關實驗設備的高校或從事相關領域生產或運營的企業，建立校際、校企合作，組織學生到其他高校開展實驗，到企業參觀或企業為學生提供實習機會等形式，增加學生的實踐機會，幫助學生了解傳輸技術在行業中的應用，擴大學生的知識面，并且提前接觸到畢業后的工作環境。同時還可以通過與企業之間的合作，聘請企業的高級技術人員為學生開展講座，或教師參加企業開展的通信行業技術培訓等方式充實實踐教學的內容。

《傳輸技術》是通信專業的一門綜合性的專業課，需要教師通過不斷地探索研究，尋找更多有效的教學手段，以激發學生積極主動性、提高自主思考能力、夯實理論基礎、培養一定的實際操作能力。

參考文獻：

[1]胡慶.初探電信傳輸原理課程的有效教學[J].重慶郵電大學學報，2007（6）.

[2]王艷芬， 王剛， 于洪珍.通信電子電路”討論式啟發教學方法研究[J].電氣電子教學學報，2013，35（3）.

[3]朱傳喜，徐義紅 探索高等數學教學新方法培養創新人才[J].中國大學教學，2005（7）.

[4]李明， 劉慧敏， 李艷芬， 互動式題庫在冶金傳輸原理教學中的應用[J]-教師，2012（14）.

[5]張倩影，柳浩，呂俊杰 案例教學法在鋼鐵廠設計原理課程教學中的應用[J].中國冶金教育，2011（5）.

微波技術的基本原理范文第4篇

關鍵詞：SDH數字微波、STM-1、分插復用

一、前言

數字微波通信是用微波作為載體傳送數字信息的一種通信手段。數字微波傳輸就傳輸系統而言，只是衛星、光纖的一種傳輸方式，而信號變換過程都是一樣的。由于微波在空間直線傳輸的特點，故這種通信方式又稱為視距數字微波中繼通信。數字微波傳輸分兩種體制，即PDH和SDH微波，目前的數字微波通信系統主要是SDH數字微波通信系統。

二、數字微波通信的特點

數字微波具有通信容量大；抗干擾性能強；直線通信；頻率規劃；建設速度快；傳輸質量高；通信穩定可靠；保密性強等特點。

三、SDH數字微波技術

3.1、基本原理和特點

同步數字體系最基本的模塊信號（即同步傳送模塊）是STM-1，其比特速率為155.52Mbit/s，更高級的STM-N信號可以按字節同步復接獲得，SDH只能支持一定的N值，即N為1、4、16、64等。STM設備除了可作為復用器和線路終端設備外，還可以組成分插復用設備和數字交叉連接設備。以它們為基礎構成SDH傳送網復接設備，主要完成45Mbit/s、2Mbit /s與155Mbit/s間的分接、復接的功能。

SDH（同步數字傳輸體系）是基于PDH（準同步數字傳輸體系）發展過來的，它改善了PDH的不利于大容量傳輸，具有世界統一的網管接口標準。采用字節間插和靈活的映射方式，具有非常強大的OMA（開放式移動體系結構）功能。

3.2、SDH數字微波傳輸系統主要設備組成

SDH數字微波傳輸系主要設備由微波設備、SDH分插復用器、適配器、編碼器、基帶視音頻信號處理設備等組成。

3.3、SDH數字微波傳輸系統組成

SDH微波通信系統可由終端站、樞紐站、分路站及若干中繼站組成。其傳輸形式可以是一條主干線，中間有若干分支，也可以是一個樞紐站向若干方向分支，通常主干線可長達幾千公里，另有若干條支線線路。但不論哪種形式，根據各站所處位置和功能不同，數宇微波傳輸線路總是由圖中給出的幾種站型組成。

SDH微波終端站的發送端完成主信號的發信基帶處理（包括CMI/NRZ變換、SDH開銷的插入與提取，微波幀開銷的插入及旁路業務的提取等）、調制（包括糾錯編碼、擾碼及發信差分編碼等）、發信混頻及發信功率放大等。在網絡管理方面，終端站可以通過軟件設定為網管主站或主站，收集各站匯報過來的信息，監視線路運行質量，執行網管系統配置管理SDH微波中繼站，主要完成信號的雙向接收和轉發。如有調制設備的中繼站，稱再生中繼站，需要上，下話路的中繼站稱微波分路站，它必須與SDH的分插復用設備連接。

SDH微波終端站的收信端完成主信號的低噪聲接收（根據需要可含分集接收及分集合成）、解調（含中頻頻域均衡、基帶或中頻時域均衡、收信差分譯碼、解擾碼、糾錯譯碼等）、收信基帶處理（含旁路業務的提取、微波幀開銷的插入與提取，SDH開銷的插入與提取、NRZ/CMI變換等）

3.4、SDH調制方式

在SDH微波系統中，傳輸容量大，為了能提高頻譜利用率，最廣泛采用的是多值正交調幅（MQAM）技術，常用32QAM；64QAM；128QAM；512QAM等調制方式。

3.5、SDH數字微波傳輸設備采用的幾個關鍵技術

1、微波幀復用技術。2、編碼調制技術。3、交叉極化干擾抵消（XPLC）技術。4、前向糾錯技術。5、自適應頻域和時域均衡技術。6、高線性功率放大器和自動發射功率控制（ATPC）技術。

四、SDH微波的實際應用

新疆廣電局數字微波鏈路采用SDH組網，微波收發信機采用NEC設備。調制方式為QAM128 ；保護方式1+1 ；工作頻段8G-11G ；系統容量STM-1（155Mbps）；DS3/45Mb/s幀結構 ；電源-48V 。

五、結束語

微波技術的基本原理范文第5篇

關鍵詞：超寬帶；極窄脈沖；階躍恢復二極管

引言

傳統數字通信是通過在信道中發送包含信息的模擬波形來實現通信的，而超寬帶(UWB)通信是通過發送和檢測極窄脈沖序列來實現通信。這種脈沖的脈寬只有1個多ns，有的甚至不到1ns，并且其帶寬可以達到或者超過3GHz。

從本質上講，產生ns級寬度短脈沖的信號源是UWB技術的前提條件。單個無載波窄脈沖信號有兩個特點：一是激勵信號的波形為具有陡峭前后沿的單個短脈沖，二是激勵信號具有從直流到微波的很寬的頻譜。目前產生脈沖源的兩類方法為：1．光電方法，基本原理是利用光導開關的陡峭上升／下降沿獲得脈沖信號，是最有發展前景的一種方法。2．電子方法，基本原理是利用晶體管PN結反向加電，在雪崩狀態的導通瞬間獲得陡峭上升沿，整形后獲得極短脈沖，這是目前應用最廣泛的方案。受晶體管耐壓特性的限制，這種方法一般只能產生幾十V到上百V的脈沖，脈沖寬度可以達到1ns以下。

階躍恢復二極管(SRD)也是一種PN結二極管，但它在管芯設計和結構工藝上采取了一些特殊的措施，能夠獲得電流的“階躍”，可以用來產生很窄的脈沖。本文就著重討論使用階躍恢復二極管產生窄脈沖的方法。

脈沖發生器的設計與實現

階躍二極管產生極窄脈沖的原理

傳統窄脈沖產生的基本原理是通過器件所存儲能量經由高速開關器件快速放電而得到。提高輸出脈沖性能的途徑有兩個：增加器件存儲的能量，加快器件放電速度。這兩種方法都依賴于高速開關器件，因此，高速開關器件是超寬帶脈沖信號產生的關鍵。

階躍恢復二極管是一種充分利用少子儲存效應的器件。作為一種PN結二極管，普通整流管要求正向時管子導通，反向截至，因此少子儲存效應對整流器件顯然是不利的。而對階躍二極管，當加上正向電壓時，大量少數載流子注入I層并儲存起來，反向時由于少子基本上被反向電場提取完畢，器件在極短的階躍時間內關斷，關斷瞬間產生了電流跳變，形成一個很窄的脈沖。

實際上，在負載R’上能觀察到的僅僅是此阻尼振蕩波形的第一個半周期，因為電壓超過管子的接觸電勢時，階躍二極管又重新處于低阻抗狀態，輸出電壓將維持在φ。所以在輸入頻率為f1的連續信號作用下，脈沖發生器的輸出電壓波形將是窄脈沖串，每個脈沖之間的間隔為1／f1，脈沖根部寬度為

階躍時間則決定了二極管高次諧波的上限，tst越小，則高次諧波越豐富，倍頻效率越高。二極管產生諧波的上限頻率以階躍時間的倒數來定義，存在以下關系：fhigh=1/tst。

電路原理圖

實際的脈沖發生器電路包括階躍管、激勵電感、高頻調諧電容、阻抗匹配網絡、偏置電路等，如圖4所示。

一般采用自偏置電路。自給偏置的產生過程簡述如下：在外加交流電壓超過二極管的接觸電位差φ的時間間隔內，二極管的正向電阻遠小于R，信號源通過小的正向電阻向電容c1充電；當外加交流電壓小于Φ值并使二極管進入反向工作區域時，二極管呈現很大的電阻(與R比較而言)，電容c1通過電阻R放電。如果C1R的時間常數比基波電壓的周期大得多，則放電電流可以認為是一常數；于是在電阻R上就產生一個壓降，其值為I0R，并反向地加在二極管上。由于這一偏壓是整流電流引起的，所以隨著激勵電壓幅度的變化，偏壓隨之改變，從而可以自動調節工作點。偏壓電阻值可按下式估算：

實驗結果

上述公式只能對元器件的值進行大概的估算，還要通過反復實踐進行修正。筆者在電路調試過程中，為了得到較窄的脈沖寬度，反復實踐修正元器件的值。利用信號發生器產生31MHz，24dBm的正弦波作為電路的觸發信號源，c1和cc可選用幾萬pF的大電容，偏置電容C3的容值盡可能小。自偏置電阻R為幾十Ω或幾百Ω，通過對R的微調，可以改變產生脈沖的重復周期。CM和CT分別為780pF和390+45pF。LM和L分別為30nH和70nH的空心電感線圈。其中微調激勵電感L的感值對脈沖的波形影響尤為明顯。圖6是從示波器上觀察到的高斯脈沖的一階導數波形(有偏置電容C3)，脈寬1．5ns左右，Vpp為7V。