超寬帶無線通信技術是目前無線通信領域先進的通信技術之一，它利用極寬頻帶的超窄脈沖進行無線通信，在無載波脈沖體制雷達中被廣泛應用，多年來一直被限定為軍用技術。近年來，隨著電子技術的飛速發展，在無線通信用戶急增，頻譜資源越來越稀缺，通信容量越來越大以及傳輸速率越來越來高的形勢下，人們對超寬帶技術的認識也更加清楚，它逐步轉入民用階段，用于實現高性能、低成本的無線通信系統。在20世紀60年代，時域電磁學研究工作廣泛開展，人們在對微波網絡由時域脈沖響應所反映的瞬時特性的研究過程中逐漸發現了超寬帶技術。1962年，惠普公司開發出取樣示波器，納秒級脈沖的產生方法才得以發展，當時普遍采用雪崩晶體管或隧道二極管產生脈寬為納秒級的脈沖信號，提供可供分析用的沖激激勵信號，這使得人們能夠正確地觀察和測量微波網絡的沖激響應。能產生幾百毫伏窄脈沖的高速器件有隧道二極管和ECL集成電路，能產生幾十伏到幾百伏的高速器件有雪崩晶體三極管、階越恢復二極管和俘越二極管。但是這些方法設計的窄脈沖發生器脈寬固定，不能調節脈寬，給應用帶來不便。為滿足不同應用場合對脈寬的需要，本文設計了基于CPLD和LCPECL的可調窄脈沖發生器，給實際應用帶來了靈活性而且節約了成本。

1 窄脈沖的技術要求及產生方案

由于超寬帶技術廣泛應用于雷達系統，因此其應用環境就決定了窄脈沖的技術要求。脈沖源性能指標的衡量主要是幅度和脈寬這兩個指標，一般要求幅度要大，這樣探測距離才遠;脈寬要窄，這樣分辨率才高。因此，窄脈沖產生電路的性能與所使用器件的速度有很大關系。

目前，產生超寬帶窄脈沖的方法主要有模擬和數字兩種方法。模擬的方法主要是采用高速的階躍二極管、隧道二極管、雪崩三級管或者微帶線合成的方法產生納秒級、皮秒級的窄脈沖。但由于受管子雜散的影響而導致脈沖不夠理想，加上微帶電路不好調試的原因，數字方法應運而生。在數字集成電路中，ECL門電路是速度最快的一種，其優點是開關速度高、負載能力強、內部噪聲低，缺點是噪聲容限小、功耗大、需負電源以及輸出電平受溫度影響大。由ECL發展而來的LVPECL門電路克服了ECL的缺點，采用低電壓正電源、差分輸入輸出傳輸的特點，使其在產生窄脈沖電路方面具有很大優勢。同時考慮到適應不同應用場合對脈沖發生器脈寬的要求，脈寬可調是本設計的一大亮點。因此，本文采用CPLD和LCPECL門電路器件來設計可調窄脈沖發生器。

本方案包括LVPECL窄脈沖產生電路和CPLD控制電路兩部分，利用CPLD提供10 MHz的激勵信號和對延時芯片進行寫延時控制字來產生所需脈寬的窄脈沖信號。系統結構框圖如圖1所示。

2 CPLD+LVPECL 可調窄脈沖的原理及硬件電路設計

2.1 LVPECL 窄脈沖產生電路原理

窄脈沖產生器主要采用LVPECL 延時芯片和與門芯片實現，產生原理框圖如圖2 所示。首先把時鐘信號分成兩路，其中一路不經延時器直接到達高速比較器，另一路經過延時器和反相器再進入高速比較器，經過高速比較器后的兩路時鐘信號進入LVPECL 與門， 輸出的窄脈沖波形如圖3 所示。

2.2 LVPECL窄脈沖硬件電路設計

經分析比較，LVPECL窄脈沖硬件電路選擇的器件如下：時鐘分配器起到電平轉換和時鐘分配的作用，采用Maxim公司的MAX9323;可編程延時器件采用ON Semiconductor公司的MC100EP195;高速比較器選擇ADI公司的ADCMP567;與門選擇ON Semiconductor公司的MC100EP05作為亞納秒脈沖產生器。LVPECL窄脈沖硬件電路通過兩路實現：一路采用兩片MC100EP195級聯產生固定延時;另一路采用兩片MC100EP195級聯產生20 ns范圍內的可編程延時，即可產生20 ns內脈寬可調的窄脈沖信號。