DE102007034721A1 - Pulsgenerator zur Pulserzeugung und/oder Pulsmodulation - Google Patents

Pulsgenerator zur Pulserzeugung und/oder Pulsmodulation Download PDF

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Pulsgenerator mit Bauelementen mit negativem differentiellem Widerstand. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein erstes Paar von in Serie geschalteten Bauelementen an ein Taktsignal und deren Mittenanschluß an eine Stromquelle angeschlossen ist, so daß am Mittenanschluß ein Pulssignal abgreifbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pulsgenerator insbesondere zur Pulserzeugung und/oder Pulsmodulation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Pulserzeugung bzw. -modulation und deren Verwendung, insbesondere zur Erzeugung von UWB-Signalen bzw. für Impulse Radio.
  • Der Begriff "UWB" bedeutet "ultra-wideband", insbesondere also Breitband bzw. sehr breitbandig. UWB-Signale sollen insbesondere für die Übertragung von Informationen im Nahbereich mit verhältnismäßig geringer Sendeleistung eingesetzt werden. Bei einfachem und kostengünstigem Aufbau sollen möglichst hohe Übertragungsraten erzielt werden. Insbesondere wird im Hochfrequenzbereich gearbeitet, wobei diskontinuierliche Signale bzw. nicht periodische Signale, insbesondere Pulse bzw. Pulssignale, übertragen werden.
  • Besonders bevorzugt ist eine UWB-Technologie, die unter dem Namen "Impulse Radio" bekannt ist. Hierbei werden Pulse, einzelne sinusfömige Schwingungen oder kurze Schwingungspakete zur Informationsübertragung benutzt.
  • Zur Erzeugung von "Impulse Radio" bzw. UWB-Signalen sind Schaltungen bekannt, die gaußförmige Signale approximieren. Diese Schaltungen bestehen im Wesentlichen aus einer Step-Recovery-Diode (SRD) oder aus speziell verschalteten Logikgattern. Diese Schaltungen haben den Nachteil, daß sie nur verhältnismäßig geringe Pulswiederholraten ermöglichen. Nachteilig ist weiter, daß auch Beschränkungen bei der Pulsform selber bestehen. So wird in den meisten Fällen zusätzlich ein Pulsformungsnetzwerk verwendet, um dem jeweiligen Puls die typische bzw. gewünschte Signalform zu geben.
  • Zur Zeit werden in den Industrienationen die Regelungen für die UWB-Kommunikation von den zuständigen Behörden vorbereitet. In den USA wurde beispielsweise bereits ein Frequenzband (FCC-Spektrum) zwischen etwa 3 und 10 GHz freigegeben, welches sich für die drahtlose Kommunikation auf Basis von Pulsen nutzen läßt. Wesentlich ist hierbei, daß die spektrale Leistungsdichte gering ist, nämlich weniger als – 1,3 dBm/MHz zwischen 3,1 und 10,6 GHz für UWB-Aussendungen beträgt. Des weiteren sollen die Pulse nur sehr geringe bzw. noch niedrigere Leistungsdichten in den sonstigen Frequenzbereichen, insbesondere im Niederfrequenzbereich enthalten. Die Erzeugung von UWB-Pulsen, die diese Forderungen erfüllen, ist schwierig.
  • In dem Artikel "A Traveling-Wave Resonant Tunnel Diode Pulse Generator" von Ruai Y. Yu et. al., erschienen in IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol. 4, No. 7, Juli 1994, Seiten 220 bis 222, wird eine Pulserzeugung mit einer Leitung hoher Impedanz offenbart, an die eine Vielzahl von Resonanztunneldioden parallel angeschlossen sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pulsgenerator zur Pulserzeugung bzw. -modulation und ein Verfahren zur Erzeugung bzw. Modulation von Pulssignalen, insbesondere im Subnanosekundenbereich, sowie deren Verwendung zur Erzeugung von UWB-Signalen bzw. für die UWB-Kommunikation anzugeben, wobei Pulssignale mit hoher Pulswiederholrate, mit im wesentlichen gaußfömiger oder hermitescher Form und/oder mit geringen niederfrequenten Anteilen, insbesondere dem FCC-Spektrum angepaßte Pulssignale, erzeugbar sind.
  • Die obige Aufgabe wird durch ein Pulsgenerator gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren gemäß Anspruch 15 oder durch eine Verwendung gemäß Anspruch 27 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß Bauelemente mit negativem differentiellem Widerstand in Serie geschaltet werden. Ein Taktsignal – insbesondere ein Wechselspannungssignal – wird außen angelegt. Dem Mittenanschluß kann Strom wahlweise zugeführt werden, so daß am Mittenanschluß ein Pulssignal abgreifbar ist.
  • Unter dem Begriff "Pulssignal" ist bzw. sind bei der vorliegenden Erfindung insbesondere entweder ein einzelner Puls und/oder eine vorzugsweise verhältnismäßig kurze Folge mehrerer, mehr oder weniger vereinzelter Pulse und/oder insbesondere kurze Pulsfolgen zu verstehen.
  • Die in Serie geschalteten Bauelemente sind vorzugsweise derart unterschiedlich ausgebildet und weisen insbesondere in ihrer Strom-Spannungs-Kennlinie derartig unterschiedlich aktive Bereiche und/oder unterschiedliche Spitzenströme beim Übergang vom positiven zum negativen differentiellen Widerstand oder umgekehrt auf, daß ohne oder bei zu geringer Stromzuführung ein monostabiler Zustand und bei Überschreiten eines bestimmten Stromwerts ein bistabiler Zustand erreicht wird oder umgekehrt. In dem bistabilen Zustand erfolgt die Pulserzeugung.
  • Besonders bevorzugt werden zwei Paare von in Serie geschalteten Bauelementen mit negativem differentiellem Widerstand so zusammengeschaltet bzw. miteinander kombiniert, insbesondere an eine Stromquelle und ein Taktsignal entgegengesetzt angeschlossen, so daß die Pulssignale bzw. Einzelpulse der beiden Paare zeitlich versetzt und/oder entgegengesetzt polarisiert sind und/oder zusammen ein Wechselspannungssignal bilden und/oder einander addieren bzw. überlagern. Insbesondere sind so je nach Dauer der Stromzuführung gaußförmige Einzelpulse oder gaußförmige Monocycles oder hermitesche Pulse bzw. Pulsfolgen insbesondere höherer Ordnung erzeugbar.
  • Insbesondere handelt es sich bei der Pulsfolge, die von dem Pulsgenerator oder einem Paar von in Serie geschalteten Bauelementen mit negativem differentiellen Widerstand erzeugt oder moduliert wird, um ein Spannungssignal bzw. einen entsprechenden Spannungsverlauf. Das insbesondere aus der Überlagerung von zwei Pulssignalen gebildete Signal (Einzelpuls oder Pulsfolge) wird insbesondere als Ausgangssignal bei der vorliegenden Erfindung bezeichnet. Unter dem Begriff "hermitescher Puls" ist insbesondere eine entsprechende Pulsfolge zu verstehen.
  • Weitere Aspekte, Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltbild eines vorschlagsgemäßen Pulsgenerators;
  • 2 ein Zeitdiagramm eines Taktsignals;
  • 3 ein Zeitdiagramm eines Stroms;
  • 4 ein Zeitdiagramm eines ersten Pulssignals;
  • 5 ein Zeitdiagramm eines zweiten Pulssignals;
  • 6 ein Zeitdiagramm eines Ausgangssignals des Pulsgenerators;
  • 7 ein erstes Kennliniendiagramm; und
  • 8 ein zweites Kennliniendiagramm.
  • 1 zeigt einen vorschlagsgemäßen Pulsgenerator 1 mit Bauelementen 2, 3, 4 und 5 mit negativem differentiellem Widerstand.
  • Nachfolgend werden unter dem Begriff "Bauelemente" immer Bauelemente mit negativem differentiellem Widerstand verstanden, auch wenn der Pulsgenerator 1 selbstverständlich auch sonstige elektrische bzw. elektronische Bauelemente aufweisen kann.
  • Bei den Bauelementen 2 bis 5 handelt es sich insbesondere um Resonanztunneldioden, Interbandtunnelelemente und/oder sonstige Tunnelbauelemente oder dergleichen.
  • Die Bauelemente 2 bis 5 können unipolar oder bipolar sein.
  • Die Bauelemente 2 und 3 sind in Serie geschaltet und bilden ein erstes Paar P1. Die weiteren Bauelemente 4 und 5 sind ebenfalls in Serie geschaltet und bilden ein zweites Paar P2.
  • Das erste Paar P1 ist (außen) an ein Taktsignal T angeschlossen. Um das erste Paar P1 nur im positiven Bereich zu betreiben ist der andere Außenanschluß an eine vorzugsweise negative Referenzspannung Uref M1 angeschlossen. Der Mittenanschluß M1 ist an einen Pol einer Stromquelle 6 des Pulsgenerators 1 angeschlossen.
  • Das zweite Paar P2 arbeitet umgekehrt und ist (außen) an das Taktsignal T einerseits und an eine vorzugsweise positive Referenzspannung Uref M2 andererseits angeschlossen. Sein Mittenanschluß M2 ist an den anderen Pol der Stromquelle 6 angeschlossen.
  • Am Mittenanschluß M1 wird eine erste Spannung U1 abgegriffen, die ein erstes Pulssignal des ersten Paares P1 darstellt. Am Mittenanschluß M2 wird eine zweite Spannung U2 abgriffen, die ein zweites Pulssignal des zweiten Paares P2 darstellt. Die beiden Spannungen bzw. Pulssignale U1 und U2 werden vorzugsweise mittels eines Kombinierers bzw. Kombiniernetzwerks 7 kombiniert bzw. addiert und als Ausgangssignal bzw. -spannung UA ausgegeben. Das Kombiniernetzwerk 7 dient also dazu, die beiden Ausgänge M1 und M2 bzw. Pulssignale U1 und U2 des Pulsgenerators 1 zusammenzuschalten, und kann mit Standartschaltungen realisiert werden.
  • Der Strom I der Stromquelle 6 bewirkt bei entsprechenden Stromwerten und entsprechender Auslegung in den beiden Paaren P1 und P2 eine taktflankengesteuerte Arbeitspunktänderung, die sich in einem Ausgangspuls – also in der gewünschten Pulserzeugung und/oder Pulsmodulation – äußert. Beim Darstellungsbeispiel erfolgt bei ausgeschaltetem Strom keine Pulserzeugung und bei eingeschaltetem Strom eine Pulserzeugung. Dies ist bevorzugt, kann aber auch umgekehrt sein.
  • Die Form des Ausgangssignals – also der Pulse der Ausgangsspannung UA – hängt insbesondere von der Einschaltdauer der Stromquelle 6, der Frequenz des Taktsignals T und dem Verhältnis von Taktfrequenz zu Einschaltdauer ab, wobei das letztgenannte Verhältnis insbesondere die Pulsform festlegt.
  • Der Pulsgenerator 1 gestattet insbesondere eine Pulserzeugung und/oder -modulation. Besonders hervorzuheben sind die Modulationseigenschaften, die insbesondere bei einer digitalen Stromsteuerung (Steuerung des Stroms I, der durch die Stromquelle 6 bereitgestellt bzw. festgelegt wird) ermöglicht werden, wie: On-Off-Keying (OOK), Pulse-Position-Modulation (PPM) oder sonstige Modulationsverfahren.
  • 2 bis 6 veranschaulichen anhand von Zeitdiagrammen beispielhaft einen möglichen zeitlichen Verlauf der einzelnen Signale.
  • 2 gibt das Taktsignal T wieder. Insbesondere handelt es sich bei dem Taktsignal um eine Wechselspannung.
  • 3 zeigt beispielhaft einen möglichen zeitlichen Verlauf des Stroms I, der durch die Stromquelle 6 bereitgestellt wird. Insbesondere veranschaulicht 3 das jeweilige Ein- und Ausschalten der vorzugsweise schaltbaren Stromquelle 6 bzw. die jeweilige Einschaltdauer. Die Stromquelle 6 wird vorzugsweise mittels eines digitalen Ansteuersignals geschaltet bzw. gesteuert.
  • 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der ersten Spannung U1 bzw. des ersten Pulssignals des ersten Paares P1. Es ist ersichtlich, daß nur positive Einzelpulse nur bei eingeschalteter Stromquelle 6 und jeweils nur bei positiven Flanken des Taktsignals T erzeugt werden. Die Dauer der Einzelpulse ist insbesondere unabhängig von der und/oder kleiner als die Periodendauer des Taktsignals T.
  • 5 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der zweiten Spannung U2 bzw. des zweiten Pulssignals des zweiten Paares P2. Es ist ersichtlich, daß hier Einzelpulse erzeugt werden, nur wenn die Stromquelle 6 eingeschaltet ist. Die Einzelimpulse der zweiten Spannung U2 sind entgegengesetzt zu denen der ersten Spannung U1 polarisiert und/oder zeitlich zu diesen versetzt.
  • 6 zeigt den zeitlichen Verlauf des entstehenden Ausgangssignals bzw. der Ausgangsspannung UA, die vom Pulsgenerator 1 erzeugt bzw. abgegeben wird. Insbesondere lassen sich so zumindest im wesentlichen gaußförmige Pulse – wahlweise nur eine Polarität aufweisende Einzelpulse oder sogenannte Monocycles (Pulse mit einem positiven und einem negativen Pulsanteil bzw. Pulsverlauf) – und/oder hermitesche Pulse insbesondere höherer Ordnung erzeugen.
  • Das erzeugte Ausgangssignal bzw. die Ausgangsspannung UA kann wahlweise unipolar oder bipolar sein.
  • Die Pulsdauer einzelner Pulse der Pulssignale bzw. des Ausgangssignals sind vorzugsweise im Subnanosekundenbereich und betragen insbesondere weniger als 800 ps, insbesondere etwa 100 bis 500 ps, und/oder sind kürzer als die Pulsdauern einzelner Pulse des Taktsignals T und/oder dessen halber Periodendauer.
  • Besonders bevorzugt ist der Pulsgenerator 1 als integrierte Schaltung ausgeführt.
  • Besonders bevorzugt werden der Pulsgenerator 1 und das erläuterte Verfahren zur UWB-Kommunikation oder für Impulse Radio eingesetzt, wobei die Signalerzeugung insbesondere durch Ein- und Ausschalten des Stroms I moduliert wird. Jedoch sind der vorschlagsgemäße Pulsgenerator 1 und das vorschlagsgemäße Verfahren auch für sonstige Zwecke einsetzbar.
  • Es ist anzumerken, daß der Pulsgenerator 1 bzw. das vorschlagsgemäße Verfahren grundsätzlich auch nur mit einem Paar P1 oder P2 von zwei in Reihe geschalteten Bauelementen 2, 3 bzw. 4, 5 mit negativem differentiellem Widerstand verwendet werden kann.
  • Nachfolgend wird das grundsätzliche Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung anhand der schematischen Kennliniendiagramme gemäß 7 und 8 erläutert. 7 zeigt ein erstes Kennliniendiagramm bei eingeschalteter Stromquelle 6 bzw. eingeschaltetem Strom I. 8 zeigt ein entsprechendes, zweites Kennliniendiagramm bei ausgestalteter Stromquelle 6 bzw. ausgestaltetem Strom I. Die Kennliniendiagramme beziehen sich beim Darstellungsbeispiel auf das erste Paar P1 der miteinander in Serie geschalteten Bauelemente 2 und 3.
  • Bei dem Paar P1 wird das mit dem Referenzpotential Uref M1 verbundene Bauelement 3 auch als Treiber und das an das Taktsignal T angeschlossene, andere Bauelement 2 auch als Last bezeichnet. Entsprechendes gilt natürlich auch für das andere Paar P2.
  • Bei den Kennliniendiagrammen 7 und 8 bezeichnet das Bezugszeichen 8 eine mögliche Kennlinie des Bauelements 3 – also die Treiber-Kennlinie – und das Bezugszeichen 9 eine mögliche Kennlinie des Bauelements 2 – also die Treiber-Kennlinie. Bei den Diagrammen ist der Treiberstrom I über der am Mittenanschluß M1 anliegenden Ausgangsspannung – hier also dem ersten Pulssignal – schematisch aufgetragen, wobei 8' die Last-Kennlinie bei niedriger, minimaler bzw. negativer Taktspannung Ttief darstellt, die gegenüber der Last-Kennlinie 8 bei hoher bzw. maximaler oder positiver Taktspannung Thoch horizontal verschoben ist. Dies soll verdeutlichen, daß die Last-Kennlinie 8 bei den Darstellungen gemäß 7 und 8 in Abhängigkeit vom anliegenden Taktsignal T – also in Abhängigkeit von der anliegenden Taktspannung T – periodisch verschoben wird bzw. sich bei Darstellungen verschiebt.
  • Die beiden jeweils miteinander in Serie geschalteten Bauelemente 2, 3 oder 4, 5 weisen unterschiedliche aktive Bereiche und/oder unterschiedliche Spitzenströme beim Übergang vom positiven zum negativen differentiellem Widerstand oder umgekehrt auf.
  • 7 zeigt den Zustand bei eingeschaltetem Strom I bzw. eingeschalteter Stromquelle 6 beim Darstellungsbeispiel. Der Spitzenstrom (lokales Maximum 10) der Last-Kennlinie 8, 8' übersteigt aufgrund des Stroms I den Spitzenstrom (lokales Maximum 11) der Treiberkennlinie 9. Dadurch wird ein bistabiler Zustand zwischen den beiden Arbeitspunkten A1 und A2 eingenommen. Das Pulssignal bzw. die Ausgangsspannung, die am Mittenanschluß M1 abnehmbar ist, variiert also zwischen den beiden im bistabilen Zustand weit auseinander liegenden Arbeitspunkten A1 und A2. Hierdurch erfolgt dann insbesondere die gewünschte Pulserzeugung bzw. -modulation.
  • 8 zeigt beim Darstellungsbeispiel den Zustand bei ausgeschaltetem Strom I bzw. ausgestalteter Stromquelle 6. Aufgrund der Differenz ΔI zwischen den Spitzenströmen (lokales Maximum 10 und 11) der beiden Kennlinien 8, 9 (das Maximum 10 der Lastkennlinie kann das Maximum 11 der Treiber-Kennlinie 9 nicht überschreiten) wird nur ein monostabiler Zustand eingenommen. In diesem bistabilen Zustand kann das lokale Maximum 11 der Treiber-Kennlinie 9 nicht von dem demgegenüber niedrigeren lokalen Maximum 11 der Last-Kennlinie 8 überwunden werden, so daß die am Mittenanschluß M1 abnehmbare Spannung U1 quasi konstant bleibt oder nur in einem sehr engen Bereich zwischen den Arbeitspunkten A1 und A3 gemäß 8 variieren kann.
  • Wenn der Strom I die Differenz ΔI zwischen den Spitzenströmen (lokale Maxima 10 und 11 der beiden Kennlinien 8, 9 übersteigt, wird der bistabile Zustand zwischen den beiden Arbeitspunkten A1 und A2 eingenommen. So kann mittels des Stroms I bzw. der Stromquelle 6 zwischen dem monostabilen Zustand (ausgeschalteter oder zu niedriger Strom I, keine Pulserzeugung, Betrieb insbesondere nur im Bereich oder unterhalb des Arbeitspunkts A1 des bistabilen Zustands) und dem bistabilen Zustand (eingeschalteter Strom I, Pulserzeugung, Betrieb zwischen den Arbeitspunkten A1 und A2) umgeschaltet werden.
  • Bei dem vorschlagsgemäßen Pulsgenerator 1 mit den beiden Paaren P1 und P2 von Bauelementen 2 bis 5 gestatten der bevorzugte symmetrische Aufbau und die bevorzugten symmetrischen Strom-Spannungskennlinien den Betrieb mit Spannungen im Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb. Die Pulserzeugung bzw. -modulation erfolgt also abhängig von den verwendeten Polaritäten der Taktspannung T und des Stroms I. Insbesondere muß der Strom I beim Darstellungsbeispiel einen gewissen Grenzwert – hier die Differenz I erreichen oder überschreiten, damit der bistabile Zustand eingenommen wird und die Pulserzeugung erfolgt. Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, den Pulsgenerator 1 so aufzubauen bzw. die Bauelemente 2 bis 5 oder sonstige zusätzliche Bauelemente so zu wählen oder anzusteuern, daß die Pulserzeugung bei ausgestaltetem Strom I oder zu niedrigem Strom I erfolgt und der monostabile Zustand ohne Pulserzeugung nur bei eingeschaltetem Strom I bzw. ausreichend großen Strom I eingenommen wird. Mit anderen Worten, eine Umkehrung ist auch möglich.
  • Beim Darstellungsbeispiel weisen die Paare P1 und P2 jeweils vorzugsweise gleiche Treiber-zu-Last-Flächenverhältnisse auf, wobei die Treiberfläche jeweils größer als die Lastfläche ist. Die Pulserzeugung erfolgt jedoch auch, wenn die Flächenverhältnisse umgekehrt sind und das Vorzeichen des Stroms I entsprechend angepaßt wird.
  • Die beiden Paare P1 und P2 werden aus praktischen Gründen vorzugsweise mit zwei unterschiedlichen Betriebsspannungen Uref M1 und Uref M2 versorgt. Das Paar P1 wird beispielsweise im negativen Spannungsbereich betrieben, während das Paar P2 beispielsweise im positiven Spannungsbereich betrieben wird. Die Differenz zwischen den beiden Referenzspannungen Uref M1 und Uref M2 kann dazu genutzt werden, einen Spannungsabfall über die Stromquelle zu erzwingen. Dies ist vorteilhaft, wenn beispielsweise pin-Fotodioden als optischer Eingang der Stromquelle 6 oder Bipolartransistoren als Stromquellen verwendet werden, um die nötige Betriebsspannung für die Bauelemente bereit zu stellen.
  • Die Taktspannung T ist entsprechend ihrer Zuordnung zu Paar P1 oder P2 vorzugsweise entweder als positive oder negative Spannung definiert oder ausgeführt. Entsprechend können die Paare P1 und P2 auch von unterschiedlichen bzw. separaten Taktspannungen T und/oder nur von wahlweise entweder positiven oder negativen Halbwellen, Pulsen oder dergleichen angesteuert sein.
  • Anzumerken ist, daß das Paar P1, P2 vorzugsweise jeweils immer nur bei einer ansteigenden Taktflanke einen bistabilen Zustand einnimmt, der dann für eine Takthalbwelle gehalten wird, und in der zweiten Takthalbwelle in den monostabilen Zustand wieder zurückgesetzt wird. Mit nur einem Paar P1 oder P2 kann immer nur eine Informationseinheit verarbeitet werden. Durch die gemeinsame Verwendung der Stromquelle 6 für beide Paare P1 und P2 können die Paare P1 und P2 abwechselnd eingeschaltet werden, beispielsweise durch ein differentielles Taktsignal, pro Taktperiode also zwei Informationseinheiten aus der Stromquelle 6 verarbeitet werden. Damit wird die Verarbeitungsgeschwindigkeit bzw. Datenrate bei gleichbleibender Taktfrequenz verdoppelt.
  • Die beschriebene Erfindung gestattet auf einfache und/oder effektive Weise die Erzeugung von Pulssignalen, insbesondere für die UWB-Kommunikation. Vorteilhafterweise ist kein Pulsformungsnetzwerk, wie beim Stand der Technik üblich bzw. erforderlich, bei der vorliegenden Erfindung notwendig.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - "A Traveling-Wave Resonant Tunnel Diode Pulse Generator" von Ruai Y. Yu et. al., erschienen in IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol. 4, No. 7, Juli 1994, Seiten 220 bis 222 [0006]

Claims (27)

  1. Pulsgenerator (1), insbesondere zur Pulserzeugung und/oder -modulation, mit Bauelementen (25) mit negativem differentiellem Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Paar (P1) von in Serie geschalteten Bauelementen (2, 3) an ein Taktsignal (T) und deren Mittenanschluß (M1) an eine Stromquelle (6) angeschlossen ist, so daß am Mittenanschluß (M1) ein Pulssignal (U1) abgreifbar ist.
  2. Pulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar (P2) von Serie geschalteten Bauelementen (4, 5) an das Taktsignal (T) und deren Mittenanschluß (M2) an die Stromquelle (6) entgegengesetzt dem ersten Paar (P1) angeschlossen ist, so daß am Mittenanschluß (M2) des zweiten Paares ein Pulssignal (U2) abgreifbar ist, das zu dem Pulssignal (U1) des ersten Paares (P1) zeitlich versetzt und/oder entgegengesetzt polarisiert ist und/oder das zusammen mit dem Pulssignal (U1) des ersten Paares (P1) ein Ausgangssignal (UA) bildet.
  3. Pulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsgenerator einen Kombinierer (7) zur Kombination der Pulssignale (U1, U2) der beiden Paare (P1, P2) aufweist.
  4. Pulsgenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (UA) ein zumindest im wesentlichen hermitescher Puls ist.
  5. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemenete (25) – zumindest eines Paares (P1, P2) – unterschiedliche aktive Bereiche und/oder unterschiedliche Spitzenströme beim Übergang vom positiven zum negativen differentiellen Widerstand aufweisen.
  6. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (25) Resonanztunneldioden, Interbandtunnelelemente und/oder sonstige Tunnelbauelemente sind.
  7. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulssignal (U1, U2) zumindest im wesentlichen gaußförmig, insbesondere ein gaußförmiger Einzelpuls oder Monocycle, ist.
  8. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulssignal (U1, U2) unipolar oder bipolar ist.
  9. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsdauer einzelner Pulse des Pulssignals (U1, U2) weniger als 800 ps, insbesondere etwa 100 bis 500 ps, beträgt und/oder kürzer als die Pulsdauer einzelner Pulse des Taktsignals (T) oder kürzer als dessen halbe Periodendauer ist.
  10. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (6) schaltbar ist.
  11. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulserzeugung bzw. -modulation, insbesondere die Form des erzeugten Pulssignals (U1, U2) vom Strom Stromquelle (6) abhängt bzw. gesteuert wird.
  12. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Taktsignal (T) eine Wechselspannung ist.
  13. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulssignal (U1, U2) aufgrund einer taktflankengesteuerten Arbeitspunktänderung erzeugbar ist.
  14. Pulsgenerator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsgenerator (1) als integrierte Schaltung ausgeführt ist.
  15. Verfahren zur Erzeugung von oder Modulation Pulsen im Subnanosekundenbereich, wobei ein erstes Paar von in Serie geschalteten Bauelementen mit negativem differentiellem Widerstand mit einem Taktsignal beaufschlagt wird und die Pulserzeugung bzw. -modulation durch Zuführen von elektrischem Strom zu dem Mittenanschluß der Bauelemente gesteuert wird, so daß ein am Mittenanschluß abgreifbares erstes Pulssignal bei aus- oder eingeschaltetem Strom erzeugt oder moduliert wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar von Serie geschalteten Bauelementen mit negativem differentiellem Widerstand mit dem Taktsignal beaufschlagt wird und dem Mittenanschluß ein Strom mit entgegengesetzter Polarität zu dem Strom des ersten Paares zugeführt wird, so daß ein am Mittenanschluß des zweiten Paares abgreifbares zweites Pulssignal erzeugt wird, das zu dem ersten Pulssignal zeitlich versetzt und/oder entgegengesetzt polarisiert ist und/oder das zusammen mit dem ersten Pulssignal ein Ausgangssignal bildet.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein zumindest im wesentlichen hermitescher Puls ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemenete – zumindest eines Paares – unterschiedliche aktive Bereiche und/oder unterschiedliche Spitzenströme beim Übergang vom positiven zum negativen differentiellen Widerstand aufweisen.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente Resonanztunneldioden, Interbandtunnelelemente und/oder sonstige Tunnelbauelemente sind.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulssignal zumindest im wesentlichen gaußförmig, insbesondere ein gaußförmiger Einzelpuls oder Monocycle, ist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulssignal unipolar oder bipolar ist.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsdauer einzelner Pulse des Pulssignals bzw. der Pulssignale weniger als 800 ps, insbesondere etwa 100 bis 500 ps, beträgt und/oder kürzer als die Pulsdauer einzelner Pulse des Taktsignals oder dessen halbe Periodendauer ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle schaltbar ist.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des erzeugten Pulssignals von der Dauer des Stromflusses abhängt.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Taktsignal eine Wechselspannung ist.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulssignal durch eine taktflankengesteuerte Arbeitspunktänderung erzeugt wird.
  27. Verwendung eines Pulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 26 zur UWB-Kommunikation oder für Impulse Radio, wobei die Signalerzeugung durch Ein- und/oder Ausschalten des Stroms gesteuert wird.
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