CN1327304A

CN1327304A - 用高频三极管产生高速随机码的方法

Info

Publication number: CN1327304A
Application number: CN 00109204
Authority: CN
Inventors: 余道衡; 董永红; 晋明武
Original assignee: WENTING SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd BEIJING
Current assignee: WENTING SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd BEIJING
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2001-12-19

Abstract

本发明公开了一种用高频三极管产生高速随机码的方法,该方法包含以下的步骤：a.对于选定的高频三极管,选择适当的电源输入电压和一电阻的值,使得电源输入电压为选定的高频三极管的反向结电压与电流乘上所选电阻之和,以此保证高频三极管反向击穿,并保证流过一个合适的工作电流;b.将选定的高频三极管的基极和集电极同时连至该选定电阻的一端,并将该电阻的另一端与电源相连,接通电源,输入选定的输入电压,以产生宽带随机噪声电压;c.所产生的宽带随机噪声电压经过信号处理电路处理后,输出所需的高速随机码。其中,高频三极管可选用PNP或NPN型。

Description

用高频三极管产生高速随机码的方法

本发明涉及一种信号源的产生，尤指一种采用高频三极管产生信号源的用高频三极管产生高速随机码的方法。

随机码及随机噪声是雷达及通信等领域最常用的，且是非常重要的。所谓随机码就是一种由0、1构成的随机序列，而随机噪声是指一种理想模型，其时刻、相位、大小都随机产生，可作为噪声源。现在产生随机码或随机噪声的方法都是采用稳压二极管来完成的，如图1所示，用户通过选定电源11的输入电压和电阻12的值使得稳压二极管击穿，从而产生随机噪声电压，再经过信号处理电路13进行放大、比较、取样保持等等处理后，输出所需的随机码。但是用这种方法产生的随机噪声电压带宽较窄，只有几十K赫兹的范围，因此，也不可能产生高速的随机码。而随着科学技术的发展，高速随机码在实际中的应用越来越多，越来越重要，现有方法产生的随机码是远远不能满足要求的。

因此，本发明的目的就在于提供一种用高频三极管产生高速随机码的方法，使其能产生宽带的随机噪声及高速的随机码，且成本低、操作简单易行。

本发明提供一种用高频三极管产生高速随机码的方法，其特征在于该方法包含以下的步骤：

a.对于选定的高频三极管，选择适当的电源输入电压和一电阻的值，使得电源输入电压为选定的高频三极管的反向结电压与电流乘上所选电阻之和，以此保证高频三极管反向击穿，并保证流过一个合适的工作电流；

b.将选定的高频三极管的基极和集电极同时连至该选定电阻的一端，并将该电阻的另一端与电源相连，接通电源，输入选定的输入电压，以产生宽带随机噪声电压；

c.所产生的宽带随机噪声电压经过信号处理电路处理后，输出所需的高速随机码。

其中，所述的高频三极管为PNP型高频三极管时，电源输入电压为负电压。所述的高频三极管为NPN型高频三极管时，电源输入电压为正电压。

所述的信号处理至少包括放大、比较、反馈调零及取样保持。

一种采用高频三极管产生高速随机码的装置，至少包含一电源、一选定电阻，其特征在于：还进一步包括一高频三极管及一信号处理电路；其中，高频三极管的基极和集电极同时与选定电阻一端及信号处理电路相连，选定电阻的另一端与电源连接。

该信号处理电路至少可包括放大电路、比较器、取样保持电路和反馈调零电路，该放大电路可包括频率特性优良的两级放大。放大电路的输入与高频三极管的基极和集电极相连，信号经放大电路放大后输出至比较器，比较器的输出与取样保持电路输入相连，反馈调零电路的输入连至比较器的输入，其输出与取样保持电路的输出相连；其中，比较器用来将输入信号与基准信号进行比较，以得到0、1序列输出，其比较电压可以调整；取样保持电路用于取得带宽相等的信号序列；反馈调零电路是根据0、1序列中0和1数目的多少来决定比较器的比较电压调低或调高。

所述的高频三极管可为PNP型或NPN型高频三极管，当高频三极管为PNP型时，电源采用负电压；高频三极管为NPN型时，电源采用正电压。该高频三极管的特征频率在100MHz以上。

本发明所提供的用高频三极管产生高速随机码的方法，由于利用了高频三极管的雪崩效应，即使反向结电压加大至击穿点，并保证流过一个合适的工作电流，因此可以产生20MHz～80MHz以上的宽带随机噪声，从而达到产生50ns以下的高速随机码的目的。另外，本发明是采用现有的高频三极管，只是利用其特有的性能来完成，因此操作简便易行，也不需很高的成本。

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图1为现有技术实施的示意图。

图2为本发明实施的框图。

图3为本发明的一较佳实施例电路图。

图4为本发明的另一较佳实施例电路图。

参见图2所示，本发明是利用高频三极管来产生高速随机码和宽带随机噪声，其采用的装置主要包括：一电源21、一选定电阻22、一高频三极管20及一信号处理电路23。该方法首先由用户对已选好的高频三极管来选择适当的输入电压Ec和电阻R，以保证电压达到击穿点，并保证流过一个合适的工作电流I。Ec和R的选择是根据公式：Ec＝Vcl＋I×R来决定的，其中，Vcl为高频三极管基极和集电极连接点的电压，即高频三极管的反向结电压。然后将该高频三极管20的基极和集电极一起连至选定电阻22的一端，选定电阻的另一端连至电源输入。此时接通电源，给出选定的输入电压就会使该高频三极管击穿，产生宽带的随机噪声电压。该方法利用三极管的雪崩击穿特性将三极管的反向结电压调至击穿电压，使高频三极管反向击穿，此时由于所选用的高频三极管的特征频率很高，约在100MHz左右，因此所产生的随机噪声电压也是宽带的。该宽带随机噪声电压的频率在20MHz～80MHz以上，它经过放大处理即可作为噪声源。所产生的宽带随机噪声电压经过信号处理电路的后期处理，便可提供给用户所需的脉宽在50ns以下的高速随机码。该方法使用的元器件及电路简单方便，只是巧妙地利用了器件本身特有的属性以实现此功能，因此该方法的实现即简便易行，又无需很高成本。

请参见图3、图4所示，该方法具体实现时所采用的高频三极管可以是PNP型高频三极管或者NPN型高频三极管。根据所选用高频三极管类型不同，所采用的输入电压也不同，选用PNP型高频三极管时输入负电压，选用NPN型高频三极管时输入正电压。由高频三极管反向击穿所产生的宽带随机噪声电压，要经过信号处理电路的处理再输出。信号处理电路至少包括：放大电路230、比较器231、取样保持电路232以及反馈调零电路233。信号输入至信号处理电路后，先由放大电路中的放大器将信号经过频率特性良好的两级放大后，送入比较器，由比较器与基准信号进行比较，才能得到一0、1序列，因为输入的信号大小有正、有负，比较的作用是将该信号与基准信号相比较，如果大则输出1，小则输出0，且为了保证得到一统计特性好的0、1序列，比较电压是可以根据实际情况调整的，而比较电压是否需要调整以及如何调整(电压调低、调高)取决于反馈调零电路的反馈。反馈调零电路在此的作用就是检验当前0、1序列的实际情况，以决定如何调整比较电压。比如：当发现0、1序列中1比较多，说明比较电压低，需要调高，反之则调低比较电压。如此，才能保证所输出的序列具有良好的游程特性，即保证所输出的序列中0和1的数目基本相近。取样保持电路是为了保证所输出的信号等宽，在本发明的实际应用中其频宽标准可设为20MHz。因此，经过上述信号处理电路处理后所得到的高速随机码具有优良的特性，它不仅脉宽在50ns以下，同时其脉宽的前后延也小于5ns。

以上所述，仅为本发明的两个较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1、一种用高频三极管产生高速随机码的方法，其特征在于该方法包含以下的步骤：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的高频三极管为PNP型高频三极管时，电源输入电压为负电压。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的高频三极管为NPN型高频三极管时，电源输入电压为正电压。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的信号处理至少包括放大、比较、反馈调零及取样保持。

5、一种采用高频三极管产生高速随机码的装置，至少包含一电源、一选定电阻，其特征在于：还进一步包括一高频三极管及一信号处理电路；其中，高频三极管的基极和集电极同时与选定电阻一端及信号处理电路相连，选定电阻的另一端与电源连接。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的信号处理电路至少可包括放大电路、比较器、取样保持电路和反馈调零电路；放大电路的输入与高频三极管的基极和集电极相连，其输出连至比较器，比较器的输出与取样保持电路输入相连，反馈调零电路的输入连至比较器的输入，其输出与取样保持电路的输出相连；其中，比较器用来将输入信号与基准信号进行比较，以得到0、1序列输出，其比较电压可以调整；取样保持电路用于取得带宽相等的信号序列；反馈调零电路是根据0、1序列中0和1数目的多少来决定比较器的比较电压调低或调高。

7、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的高频三极管为PNP型高频三极管，所述的电源采用负电压。

8、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的高频三极管为NPN型高频三极管，所述的电源采用正电压。

9、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述高频三极管的特征频率在100MHz以上。

10、根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的放大电路可包括频率特性优良的两级放大。