DESIGN of a PULSE GENERATOR CIRCUIT for UWB COMMUNICATIONS

Abstract

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

UWB HABERLEŞME İÇİN BİR DARBE ÜRETEN DEVRENİN TASARIMI

Abstract

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.

Keywords

• Darbe üreteci,UWB haberleşme,tranzistörün aşamalı-toparlanma etkisi

References

1. [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. [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. [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. [4] M. Karadeniz, "New subnanosecond pulse-generator circuit employing two step-recovery diodes," Electronics Letters, Vol. 10, No. 7, 1974.
5. [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. [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. [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. [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. [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. [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. [11] Datasheet of BFR93A, Infineon Technologies AG, 2001.