超宽带(uwb)通讯系统采用分布在宽广频谱上的时序编码脉冲，能以较低的功率提供很宽的带宽。但构建一个宽带宽的接收器非常有挑战，而建立与接收器相配合的脉冲发生器也不容易。幸运的是，采用阶跃恢复二极管(srd)和阻容(rc)高通滤波器可以构建一个复杂度、成本和功率都较低的uwb脉冲发生器。作者已利用微带线电路技术开发出了这种脉冲发生器。在它的脉冲输出最大值一半处的全带宽(fwhm)小于200ps、脉冲重复频率(prf)为200mhz。
对采用srd构成的脉冲发生器而言，脉冲宽度(亚纳秒级)由该二极管的变迁时间(过渡时间)和结电容决定，prf由该二极管的少数载流子寿命决定。为产生超短脉冲，人们通常选用变迁时间短且结电容低的srd，但这种srd价格昂贵并可能限制prf的范围。要把prf提高10到20倍，需使用变迁时间较长且少数载流子寿命较长的srd。因而，设计基于srd的脉冲发生器需要在两个性能指标-更高的prf或亚纳秒级fwhm持续时间之间进行折中。
要减小输出脉冲的振铃，脉冲整形非常重要。文献中报道的用来解决这个问题的技术包括把mesfet与肖特基二极管结合的方法、使用阻性匹配网络和肖特基二极管来实现整流和切换以及用微条线残桩(stub)简单实现的阻抗匹配电路。
不同于使用昂贵sdr和肖特基二极管，本文的设计方法把一种转换时间较长的低成本硅srd与几个用于脉冲整形(滤波)的集总元件相结合来产生振铃效应最小的超短脉冲。本文介绍的方法很便宜(性能价格比高)并极大地减小了印刷电路板的总尺寸。
产生脉冲所需要的基本元件只有一个电阻和一个srd。把一个srd与一个微条线电路相串联所组成的电路在受到正弦波或矩形波输入信号的激励时可产生阶跃形状的脉冲。然而，该电路需要一个长度为1/4波长的短路残桩并依靠反射来产生脉冲。为减小脉冲发生器占用的pcb尺寸，可采用分流结构把srd跨接到微条线的两端，这样就不再需要短路残桩。图1所示的示意电路使用了这种更为简单的方法，104是脉冲电路，102是srd，103是跨接在传输线两端的分流电阻。本文中使用的srd是m/a-com 公司(www.macom.com)生产的ma44769二极管，价格不到0.65美元。该元件的变迁时间低于150ps、结电容约为1pf、载流子寿命适中-30到50 ns。
当把输入触发信号(图1示意电路中101)馈送到该脉冲电路时，srd(电路中102)在输入信号的正半周充电并在输入信号的负半周放电进而形成脉冲。电阻(电路中103)为该srd提供地参考电位。由于该srd的变迁时间长，输出脉冲的典型宽度(fwhm)为3到5 ns。如果颠倒srd的极性，输出脉冲将相移180度。
为把所产生的这些脉冲整形成亚纳秒脉冲，我们在该脉冲电路的输出端(图2电路中204)串联了一个电容(图2电路中206)。为减小低频信号分量，建议把这个电容的容量选为几个皮法。
这个低成本脉冲发生器电路是在rogers公司(www.rogerscorporation.com)提供的采用ro4350基底材料的pcb上实现的。在pcb中，这种材料(介电常数为3.48)的厚度为0.762 mm。我们使用一个100mhz连续波(cw)源作为输入触发源(图2中201)，其功率水平设定为+10 dbm (峰峰值=2 v)。如图3所示，在输出端205输出整形后的脉冲，其持续时间依赖于电容206的电容值。在该脉冲电路的输入端204串联一个电阻可防止反馈信号触发信号源，但该电阻带来的损失可能要求使用更大幅度的输入信号作为激励。
颠倒srd的极性可能产生与图3类似的结果，但所形成的脉冲将是反相的(相移180度)。为避免混淆，本文中给出的所有测量结果都针对正极性且srd的一个节点连接到地的情况。
为进一步改进该脉冲电路的性能，我们加入了一个直流电源，如图4所示。图1的103和图2的203 所示的电阻在图4中重新放置为电阻303。放置这个电阻可以防止高频信号成分泄漏到直流偏置网络。在图4所示的经过修改的电路中，电容(现为306)依然充当脉冲整形元件及直流阻塞元件。
在该电路输入端的电容307充当直流阻塞电容，而电容308表现为交流旁路元件。这些电容的电容值应选为几百纳法。该脉冲发生器电路的偏置电压vdc应该在图5所示的vthreshold范围内，而这个条件只有当srd跨接在传输线两端且一个节点连接到地时才得到满足。如果颠倒srd的极性，图5所示的最优范围和被动活动范围(passive range)将交换。因而，在输出端(305)的脉冲输出也将相移180度。
当电容306的电容值变小时，测量结果显示脉冲变窄(图6)。比较图3和图6的结果可以看出，经过优化设计，该脉冲电路可以输出较高幅度的脉冲。在该脉冲发生器的输出端是通过电容306和负载阻抗(在本例中为50 欧姆)简单实现的rc高通滤波器，其脉冲宽度(fwhm)可通过下式大致估计出来：
π=rc
π=50*c
其中c=电容306的电容值。
