專利名稱：用高頻三極管產生高速隨機碼的方法
技術領域：
本發明涉及一種信號源的產生，尤指一種采用高頻三極管產生信號源的用高頻三極管產生高速隨機碼的方法。
隨機碼及隨機噪聲是雷達及通信等領域最常用的，且是非常重要的。所謂隨機碼就是一種由0、1構成的隨機序列，而隨機噪聲是指一種理想模型，其時刻、相位、大小都隨機產生，可作為噪聲源。現在產生隨機碼或隨機噪聲的方法都是采用穩壓二極管來完成的，如
圖1所示，用戶通過選定電源11的輸入電壓和電阻12的值使得穩壓二極管擊穿，從而產生隨機噪聲電壓，再經過信號處理電路13進行放大、比較、取樣保持等等處理后，輸出所需的隨機碼。但是用這種方法產生的隨機噪聲電壓帶寬較窄，只有幾十K赫茲的范圍，因此，也不可能產生高速的隨機碼。而隨著科學技術的發展，高速隨機碼在實際中的應用越來越多，越來越重要，現有方法產生的隨機碼是遠遠不能滿足要求的。
因此，本發明的目的就在于提供一種用高頻三極管產生高速隨機碼的方法，使其能產生寬帶的隨機噪聲及高速的隨機碼，且成本低、操作簡單易行。
本發明提供一種用高頻三極管產生高速隨機碼的方法，其特征在于該方法包含以下的步驟a.對于選定的高頻三極管，選擇適當的電源輸入電壓和一電阻的值，使得電源輸入電壓為選定的高頻三極管的反向結電壓與電流乘上所選電阻之和，以此保證高頻三極管反向擊穿，并保證流過一個合適的工作電流；b.將選定的高頻三極管的基極和集電極同時連至該選定電阻的一端，并將該電阻的另一端與電源相連，接通電源，輸入選定的輸入電壓，以產生寬帶隨機噪聲電壓；
c.所產生的寬帶隨機噪聲電壓經過信號處理電路處理后，輸出所需的高速隨機碼。
其中，所述的高頻三極管為PNP型高頻三極管時，電源輸入電壓為負電壓。所述的高頻三極管為NPN型高頻三極管時，電源輸入電壓為正電壓。
所述的信號處理至少包括放大、比較、反饋調零及取樣保持。
一種采用高頻三極管產生高速隨機碼的裝置，至少包含一電源、一選定電阻，其特征在于還進一步包括一高頻三極管及一信號處理電路；其中，高頻三極管的基極和集電極同時與選定電阻一端及信號處理電路相連，選定電阻的另一端與電源連接。
該信號處理電路至少可包括放大電路、比較器、取樣保持電路和反饋調零電路，該放大電路可包括頻率特性優良的兩級放大。放大電路的輸入與高頻三極管的基極和集電極相連，信號經放大電路放大后輸出至比較器，比較器的輸出與取樣保持電路輸入相連，反饋調零電路的輸入連至比較器的輸入，其輸出與取樣保持電路的輸出相連；其中，比較器用來將輸入信號與基準信號進行比較，以得到0、1序列輸出，其比較電壓可以調整；取樣保持電路用于取得帶寬相等的信號序列；反饋調零電路是根據0、1序列中0和1數目的多少來決定比較器的比較電壓調低或調高。
所述的高頻三極管可為PNP型或NPN型高頻三極管，當高頻三極管為PNP型時，電源采用負電壓；高頻三極管為NPN型時，電源采用正電壓。該高頻三極管的特征頻率在100MHz以上。
本發明所提供的用高頻三極管產生高速隨機碼的方法，由于利用了高頻三極管的雪崩效應，即使反向結電壓加大至擊穿點，并保證流過一個合適的工作電流，因此可以產生20MHz～80MHz以上的寬帶隨機噪聲，從而達到產生50ns以下的高速隨機碼的目的。另外，本發明是采用現有的高頻三極管，只是利用其特有的性能來完成，因此操作簡便易行，也不需很高的成本。
下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明。
圖1為現有技術實施的示意圖。
圖2為本發明實施的框圖。
圖3為本發明的一較佳實施例電路圖。
圖4為本發明的另一較佳實施例電路圖。
參見圖2所示，本發明是利用高頻三極管來產生高速隨機碼和寬帶隨機噪聲，其采用的裝置主要包括一電源21、一選定電阻22、一高頻三極管20及一信號處理電路23。該方法首先由用戶對已選好的高頻三極管來選擇適當的輸入電壓Ec和電阻R，以保證電壓達到擊穿點，并保證流過一個合適的工作電流I。Ec和R的選擇是根據公式Ec＝Vcl＋I×R來決定的，其中，Vcl為高頻三極管基極和集電極連接點的電壓，即高頻三極管的反向結電壓。然后將該高頻三極管20的基極和集電極一起連至選定電阻22的一端，選定電阻的另一端連至電源輸入。此時接通電源，給出選定的輸入電壓就會使該高頻三極管擊穿，產生寬帶的隨機噪聲電壓。該方法利用三極管的雪崩擊穿特性將三極管的反向結電壓調至擊穿電壓，使高頻三極管反向擊穿，此時由于所選用的高頻三極管的特征頻率很高，約在100MHz左右，因此所產生的隨機噪聲電壓也是寬帶的。該寬帶隨機噪聲電壓的頻率在20MHz～80MHz以上，它經過放大處理即可作為噪聲源。所產生的寬帶隨機噪聲電壓經過信號處理電路的后期處理，便可提供給用戶所需的脈寬在50ns以下的高速隨機碼。該方法使用的元器件及電路簡單方便，只是巧妙地利用了器件本身特有的屬性以實現此功能，因此該方法的實現即簡便易行，又無需很高成本。
請參見圖3、圖4所示，該方法具體實現時所采用的高頻三極管可以是PNP型高頻三極管或者NPN型高頻三極管。根據所選用高頻三極管類型不同，所采用的輸入電壓也不同，選用PNP型高頻三極管時輸入負電壓，選用NPN型高頻三極管時輸入正電壓。由高頻三極管反向擊穿所產生的寬帶隨機噪聲電壓，要經過信號處理電路的處理再輸出。信號處理電路至少包括放大電路230、比較器231、取樣保持電路232以及反饋調零電路233。信號輸入至信號處理電路后，先由放大電路中的放大器將信號經過頻率特性良好的兩級放大后，送入比較器，由比較器與基準信號進行比較，才能得到一0、1序列，因為輸入的信號大小有正、有負，比較的作用是將該信號與基準信號相比較，如果大則輸出1，小則輸出0，且為了保證得到一統計特性好的0、1序列，比較電壓是可以根據實際情況調整的，而比較電壓是否需要調整以及如何調整(電壓調低、調高)取決于反饋調零電路的反饋。反饋調零電路在此的作用就是檢驗當前0、1序列的實際情況，以決定如何調整比較電壓。比如當發現0、1序列中1比較多，說明比較電壓低，需要調高，反之則調低比較電壓。如此，才能保證所輸出的序列具有良好的游程特性，即保證所輸出的序列中0和1的數目基本相近。取樣保持電路是為了保證所輸出的信號等寬，在本發明的實際應用中其頻寬標準可設為20MHz。因此，經過上述信號處理電路處理后所得到的高速隨機碼具有優良的特性，它不僅脈寬在50ns以下，同時其脈寬的前后延也小于5ns。
以上所述，僅為本發明的兩個較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用高頻三極管產生高速隨機碼的方法，其特征在于該方法包含以下的步驟a.對于選定的高頻三極管，選擇適當的電源輸入電壓和一電阻的值，使得電源輸入電壓為選定的高頻三極管的反向結電壓與電流乘上所選電阻之和，以此保證高頻三極管反向擊穿，并保證流過一個合適的工作電流；b.將選定的高頻三極管的基極和集電極同時連至該選定電阻的一端，并將該電阻的另一端與電源相連，接通電源，輸入選定的輸入電壓，以產生寬帶隨機噪聲電壓；c.所產生的寬帶隨機噪聲電壓經過信號處理電路處理后，輸出所需的高速隨機碼。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的高頻三極管為PNP型高頻三極管時，電源輸入電壓為負電壓。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的高頻三極管為NPN型高頻三極管時，電源輸入電壓為正電壓。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的信號處理至少包括放大、比較、反饋調零及取樣保持。
5.一種采用高頻三極管產生高速隨機碼的裝置，至少包含一電源、一選定電阻，其特征在于還進一步包括一高頻三極管及一信號處理電路；其中，高頻三極管的基極和集電極同時與選定電阻一端及信號處理電路相連，選定電阻的另一端與電源連接。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于所述的信號處理電路至少可包括放大電路、比較器、取樣保持電路和反饋調零電路；放大電路的輸入與高頻三極管的基極和集電極相連，其輸出連至比較器，比較器的輸出與取樣保持電路輸入相連，反饋調零電路的輸入連至比較器的輸入，其輸出與取樣保持電路的輸出相連；其中，比較器用來將輸入信號與基準信號進行比較，以得到0、1序列輸出，其比較電壓可以調整；取樣保持電路用于取得帶寬相等的信號序列；反饋調零電路是根據0、1序列中0和1數目的多少來決定比較器的比較電壓調低或調高。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于所述的高頻三極管為PNP型高頻三極管，所述的電源采用負電壓。
8.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于所述的高頻三極管為NPN型高頻三極管，所述的電源采用正電壓。
9.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于所述高頻三極管的特征頻率在100MHz以上。
10.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于所述的放大電路可包括頻率特性優良的兩級放大。
全文摘要
本發明公開了一種用高頻三極管產生高速隨機碼的方法,該方法包含以下的步驟a.對于選定的高頻三極管,選擇適當的電源輸入電壓和一電阻的值,使得電源輸入電壓為選定的高頻三極管的反向結電壓與電流乘上所選電阻之和,以此保證高頻三極管反向擊穿,并保證流過一個合適的工作電流;b.將選定的高頻三極管的基極和集電極同時連至該選定電阻的一端,并將該電阻的另一端與電源相連,接通電源,輸入選定的輸入電壓,以產生寬帶隨機噪聲電壓;c.所產生的寬帶隨機噪聲電壓經過信號處理電路處理后,輸出所需的高速隨機碼。其中,高頻三極管可選用PNP或NPN型。
文檔編號H03K3/00GK1327304SQ0010920
公開日2001年12月19日 申請日期2000年6月6日 優先權日2000年6月6日
發明者余道衡, 董永紅, 晉明武 申請人:北京聞亭科技發展有限責任公司