超宽频采样降频转换器与抽样相位侦测器,.,.,,摘要对于无损检测墙壁和公路结构方面，超宽带雷达是个非常优秀的工具。因此经常使用上升下降时间在范围内的陡峭窄脉冲。为了反射脉冲的数字化，就必须完成个向下频率的转换。本文提出了个利用相位取样检测器的采样下变频器，应用于超宽带雷达，设计新颖，成本低。关键词超宽带相位取样检测器采样下变频器采样电路，引言超宽带脉冲雷达是个非常有吸引力的应用。由于短脉冲的持续时间，带来的优点是较高测量范围下精度与范围的解决方案以及无源干扰和许多其他方面的免疫能力。其频谱从很低的频率开始延伸到非常高的频率。美国联邦通信委员会分配了从.到.频率范围为.的通信和雷达应用以及从到.的穿墙成像，二者都可以自由使用。反射脉冲的形式决定目标信息。为了解析信号，就有必要进行模拟到数字的转换。目前在亚纳秒区域进行直接转换是不可能的。因此，采样下变频器是很必要的，这是用于采样示波器和雷达应用中的例子。所讨论的采样下变频器对于低成本雷达应用应该是很有用处的，例如检测墙壁里面的隐藏夹杂物质。采样下变频器的工作原理解释如下。用发射机发送周期为的脉冲。图显示反射的脉冲。这些脉冲的持续时间为几百皮秒。采样开始时间比周期延迟点。这可以通过直接数字合成器给定个高点的频率，.或者采样时钟来实现。在每个反射脉冲中进行次采样，通过所有的点标志出来。这所有积累起来的采样点就形成了转换脉冲。图，采样原理二，相位取样检测器在以前的出版物，中，采样下变频器已经建立好了转换的离散元素。在所给的电路中，相位取样检测器就包含的所有必须的部分。到目前为止，相位取样检测器作为锁相环的组成部分已经应用于,和微波范围的通信和雷达以及超宽带脉冲同步传输系统。相位取样检测器有个阶跃恢复二极管,两个电容和对肖特基二极管组成，如图所示。图，相位取样检测器电路这个是个拥有皮秒范围渡跃时间的特殊二极管。二极管正向导通时会贮存大量电荷，当电压迅速转为反向电压时，这些电荷会迅速返回原处，并产生高斯窄脉冲，脉冲上升时间与渡跃时间有关。因此输入信号进过产生分部信号，并由电容分成不同的脉冲信号。这些脉冲作为取样脉冲耦合到肖特基二极管，取样过程开始。的优点是电路设计的尽可能对称，这使得当肖特基二极管打开，端的输入信号对电容充电的时候，电容还可以作为保持电容。充电可以用电荷放大器检测，并实时反映输入信号的大小变化关系。有点很重要，就是如果电路是对称的，将没有电荷从开关转移到电容上。三，电路设计图展示了采样下变频器的原理结构，设备包括时钟信号源，放大器，相位取样检测器，放大器和继接收天线后面的放大器。在本文借手机中取样相位检测器选用公司的，其渡跃时间为，少子寿命，结电容为.。二极管截止时间能由渡跃时间估算出来。采样带宽的计算公式规定如下。.其内部的肖特基二极管工作频率可达，势垒电压为。图，超宽带雷达采样下变频器原理结构在单端输出作为本地振荡器的定时单元.的正弦信号被放大，并且被个异相差分运算放大器转换为个包含同步和度反相的平衡信号。这里变压器，或者混合交界，的使用是没必要的，因为这里低频信号和的非完整脉冲会被转换成微分信号。在这里的应用中，如果本地振荡器没有产生阶跃脉冲，肖特基二极管就会无偏或者反向偏置来防止接收雷达信号的激励。在接收机天线接收到的雷达信号经过个宽带低噪声放大器放大，然后通过个欧姆的微带线送入并联的个肖特基二极管。此时与信号电压成定比例关系采样脉冲电压可通过输出信号得到。这个电压信号通过个保持放大电路滤波，放大，转换成个单端信号。所得到的单端低频信号可以很容易的转换成数字信号进行信号分析。四，测量为了产生雷达脉冲需要使用个自制的脉冲信号发生器。我们用安捷伦采样示波器测量输出信号，如图所示。脉冲宽度为。脉冲频率为，下变频器的采样频率为.。测试出转换器衰减为分贝。用示波器测量采样信号结果如图所示。周期从扩展到。脉冲周期现在是。在处由印制电路板基质噪声引起的开关脉冲及其反射脉冲都可以看到。图，超宽带雷达脉冲图，采样后超宽带雷达脉冲如果使用直接数字合成器进行相位转换，波形与原始波形会更加致。结果描述如图.此例中脉冲频率为.。个周期内采样点为。由于本地振荡器相位噪声的影响，每个采样点平均重复次，以此来减少抖动。该电路装配与罗杰斯特电路板。图，使用转换的采样雷达脉冲图可以看到不同频率下正弦输入信号的测量增益。这里肖特基二极管是无偏的，而在这种情况下，反向偏置会增加带宽。分贝截止频率约为.。实际结果很好的证实了假设的成立。使用能从大的输入带宽中使转换增益平稳。在.和.的抖动可能由的使用造成的。图，下变频器的转换增益五，结论本文提出了个使用取样相位检测器的新型低成本采样下变频器，并应用于低采样率的超宽带雷达。电路显示出分部的转换增益和.的带宽无偏肖特基二极管。使用能达到几百微分运算放大器的新设计脉冲发生器。在产生采样脉冲前，信号从单端信号转换成平衡信号。在面前，这个转换就使宽带混合交界变得没必要了。使用作为下变频器是个新的尝试。包含了脉冲发生器和采样这些必须部分在起而且电路紧凑，低成本，生产简单方便。答谢这项工作是在约翰尼斯开普勒大学的微电子研究所进行的。我门感谢在硬件生产测试方面的帮助。参考文献“”.,.,“”.,.,.,.,.,“,”,.,.“,”.,.,.,.,“,”.,““””.,.,.,.,.,.,.,.,“”,.