超宽带范文10篇

摘要：在分析现超宽带无线电的载体—窄脉冲产生方法优缺点的基础上，提出产生超宽带纳秒级脉冲的逻辑框图，并由此设计相应的电路原理图、PCB版图，经实物调试测出输出波形，最后指出该电路的应用领域。

关键词：超宽带超宽带无线电纳秒级脉冲

将超宽带雷达应用于通信是近年来业界的研究热点。在传统的通信技术中，通常把信号从基带调制到正弦或余弦载波上，而超宽带UWB（UltraWideBand）通信则是通过对持续时间为纳秒或亚纳秒级窄脉冲进行调制，这样UWB信号将具GHz量级的带级。超宽带技术相对于连续波通信系统具有独到之处，应用领域广泛，如雷达、通信、探测等。UWB的特点：发射信号功率谱密度较低，强抗截获能力；系统复杂度低；数厘米的定位精度等优点。但是这些性能的获得都需要依赖于现有技术和工艺的可行性，特别是集成电路的工艺。UWB应用中必不可少的关键之一是如何产生可以控制的UWB窄脉冲，灵活方便是UWB通信所渴望的；产生足够窄的脉冲和适于信道传输的脉冲形状也是UWB通信中的热门研究点和关键所在。为此，本文探讨了一种纳秒级脉冲发生电路的原理和设计，完成了实物制作，给出测得的实际结果。

1现有的方法和缺陷

事实上人们对超宽带雷达的研究是非常早的，从上个世纪六七址年代即已开始，所以目前很热的UWB并不是什么创新。有许多专利文献和文章都专门阐述如何产生满足各种要求的窄脉冲，美国等在这方面的专利有很多。在研究初期，由于器件和工艺的缺乏，主要利用微滤器件（如传输线）等效成开关，从而得到短持续时间的信号，再经过脉冲成形网络整形成满足要求的波形和电压足够高的脉冲。这些方法造价很高，且器件庞大，更不适于现代应用；后来前苏联人发现二极管上速度极快的良性雪崩应能够使矩形脉冲的上升沿急剧陡峭，从而使得窄脉冲的成形都倾向于利用PN结的雪崩效应。在早期利用雪山崩效应的方案中，由于器件的限制，通常需要在二极管或三极管上加2kV～3kV的反偏高压，同时产生的窄脉冲电压也非常高，但其高偏压的提供本身就很困难；此后，随着器件的发展，产生雪崩效应的电压都下降100V～130V左右，从而使得制造成本和电路本身都大为简单，但此时已不太适于雷达方面的应用了。因为脉冲较宽且幅度小，作为通信系统仍然太大；脉冲过宽，且辐射还需满足FCC等要求。

针对前人所作的工作和现有的器件，改进并设计了超宽带纳秒级脉冲成形电路，然后完成了具体电路的研制和测试。

摘要：超宽带UWB(Ultra-WideBandwidth)脉冲通信(ImpulseRadio)技术与其它通信技术有很大不同，它具有信号功率谱密度低、不易检测、系统复杂度低等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信。介绍了UWB系统的信号表示形式，分析了其特点，并介绍了超宽带通信当前的研究及应用情况。

关键词：UWB脉冲通信信号应用

UWB技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。

1超宽带信号及其特点

美联邦通信委员会(FCC)规定：

部分带宽号称为UWB信号。其中，部分带宽为信号功率谱密度在-10dB处测量的值。图1为UWB信号与窄宽信号功率谱密度的比较；UWB信号格式如图2所示。

摘要:针对超宽带(ultra-wideband,UWB)信号的具体特征,利用巴克码的相关特性,设计了一种结构简单的训练序列,在此基础上建立了基于最大似然(ML)准则的UWB同步捕获算法。该算法大大降低了UWB信号时间捕获的复杂度,能够快速实现同步。仿真结果表明,只需要较短的训练序列,该算法就能获得优良的同步性能,当训练序列较长时可以很好地逼近理想捕获情况下的系统误码率。

关键词:超宽带;同步;时间捕获;最大似然准则

0引言

超宽带(ultra-wideband,UWB)无线电的出现已有数十年的历史,但以前它仅仅应用在军事雷达和定位设备中。2002年2月14日,这项无线技术首次获得了美国联邦通信委员会(FCC)的批准,用于民用通信,从而引起了各国的广泛关注,迅速成为研究热点。目前国内外主要研究UWB在无线个人局域网(wirelesspersonalareanetwork,WPAN)中的应用,并已取得重大进展。

和其它所有通信体制一样,要建立UWB通信系统,首先要解决的是同步问题。为了降低信号的频谱密度,UWB系统往往通过多个帧来发送一个符号,每帧包含一个单脉冲信号,帧周期往往远大于脉冲周期。同步捕获的任务就是确定符号的位置以及每个符号的起始点。符号定时是建立同步的基础。并且由于在超宽带系统中,接收机一般利用Rake接收机分集接收,需要对信道多径分量的幅度和时延进行估计,符号定时的准确与否决定了估计的精度。然而,同步也正是UWB技术的一大难点。这主要是因为UWB信号为类脉冲信号,脉冲宽度窄,幅度低,通过滑动相关法搜索峰值的方法在多径信道环境下性能往往会受到影响,在应用跳时(TH)码的系统中尤其如此。而且由于在一个符号内要搜索数千个码片,所需要的采样率高达几GHz,捕获时间长,复杂度高[122]。

为了提高捕获速度,文献[3]提出了基于Markov链结构的序列搜索方式,文献[4]则利用Beacon码的相关特性来实现同步。但是这些算法的采样率仍然没有本质变化。由于UWB信号的重复发送使得无需对信号进行过采样就具有循环平稳特性,有人提出了基于循环平稳统计特性(cyclostationarity,CS)的盲估计算法[5-6],它可以降低采样速率,但是和所有的盲估计算法一样,有着收敛速度慢的缺点。文献[7]和文献[8]分别设计了训练序列,并在此基础上提出了各自的同步捕获算法,利用他们设计的训练序列可使算法大大简化。但是利用这些训练序列进行符号的捕获时,其相关峰不显著,符号捕获效果并不理想。并且,由于帧捕获是在符号捕获的基础上进行的,符号捕获的误差会进一步影响帧捕获的效果。

1超宽带技术分析介绍

超宽带技术顾名思义，是指占用带的宽度大于中心频率的25%，或宽度在500MHz的新型无线发展技术，在宽带的支持下形成较高的传输速率。其应用广泛，不单单在有线数字行业，在军事领域也占据一席之地。区别于以往的信号传输，其在传输的过程中摆脱了载波的限制，自动产生脉冲信号，利用脉冲信号进行调制，最终形成几兆赫兹的脉冲信号波形，是传统模式宽带所无法企及的。

2超宽带技术的优势分析

超宽带技术之所以得到广泛应用是基于其自身强大的优势。与传统的数字电视系统相比，其首先是频谱宽度较大，不会消耗过多的功率。其次具有一定的隐蔽性，具有较高的安全系数。接着其具有超强的多晶分辨能力，填补了数字电视这方面的空白。最后其具有强大的系统容量，可以对更多的资源与信息进行存储。

3有线数字电视中超宽带技术的应用分析

3.1超宽带信号在有线电视中的传输应用

摘要：从超宽带UWB技术进行了介绍和分析，并对其调制方式和近期提出的新型高效脉形调制PSM（PulseShapeModulation）做出了初步的理论探讨。

关键词：超宽带（UWB）脉形调制（PSM）正交改进型hermite脉冲

超宽带（UltraWideBand）作为一种新型的无线通信技术与传统的通信方式相比有着很大的区别。由于它不需使用载波电路，而是通过发送纳秒级脉冲传输数据，因此该技术具有发射和接收电路简单、功耗低、对现存通信系统影响小、传输速率高的优点，此外它还具有多径分辨能力强、穿透力强、隐蔽性好、系统容量大、定位精度高等优势。根据FCC的规定，从3.1GHz～10.6GHz之间的7.5GHz带宽频率都将作为UWB通信设备所使用。但出于对现存无线系统影响的考虑，UWB的发射功率被限制在1mW/MHz以下。

UWB是一种可以为无线局域网LAN、个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。它解决了困扰传统无线技术多年的重大难题，开发了一个具有对信道衰落特性不敏感、发射信号功率普密度低、不易被截获、复杂度不高等众多优点的传输技术。该技术尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。

图1

1基本概念

摘要：超宽带UWB(Ultra-WideBandwidth)脉冲通信(ImpulseRadio)技术与其它通信技术有很大不同，它具有信号功率谱密度低、不易检测、系统复杂度低等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信。介绍了UWB系统的信号表示形式，分析了其特点，并介绍了超宽带通信当前的研究及应用情况。

关键词：UWB脉冲通信信号应用

UWB技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。

1超宽带信号及其特点

美联邦通信委员会(FCC)规定：

部分带宽号称为UWB信号。其中，部分带宽为信号功率谱密度在-10dB处测量的值。图1为UWB信号与窄宽信号功率谱密度的比较；UWB信号格式如图2所示。

1宽带技术的发展

1．1完善基础设施

基础设施的完善使互联网的应用更加大众化和平民化，宽带的上网速度也不断提升，从过去的拨号上网到现在的光纤上网，网络视频化的发展更加流畅和高效。现在每一个居民小区都有宽带上网线路，网络成为群众日常生活的重要部分，无线端网络和APP播放软件的应用，使网络和视频的结合更加紧密，方便快捷的视频播放是现代互联网发展的趋势。

1．2骨干网络的扩容

宽带技术的发展与普及使宽带用户逐渐增多，因此对骨干网络的技术和流量的要求也更高，对骨干网络多次进行扩容和升级，可以确保用户正常使用宽带，尤其是科技的发展使承载的网络能够开展多种差异化服务，满足用户的个性化需求。现在不同的终端接入模式也在发展，尤其是智能手机的普及使网络的运用更加广泛，路由器转化设备的出现使多个终端设备共同上网，满足学习和娱乐的需求。

2有线电视技术与宽带技术的融合发展

根据*集成电路产业发展需要，*市科学技术委员会决定*年度集成电路设计专项项目指南。本年度专项将以战略产品开发为导向，以共性、前沿技术研发为突破，与国内超深亚微米与纳米级工艺制造技术发展联动，推进集成电路应用的系统解决方案和重点战略产品的研发。

一、研究专题和期限

专题一：FPGA器件、配套软件系统及其测试技术的研发

（一）研究目标与内容

研究目标：

研发基于自主知识产权的FPGA器件，实现器件与配套软件的产品化，并在通信、消费类电子、汽车电子、工业控制、互联网信息安全等领域得到应用。研制与国际主流芯片兼容的抗辐照百万门级FPGA，能够满足航空、航天等应用工程的需求。

摘要：在文章中，一种新型的可同时覆盖2G，3G，4G移动通信的超宽带天线被设计并制作出来。该天线综合采用了端部加载技术和特殊的双套筒技术。天线端部加载部分对天线输入阻抗的虚部起到了抵消的作用，从而使天线的阻抗曲线变化平缓，达到了拓宽天线阻抗带宽的目的。实测结果表明，在S11<-10dB条件下，该天线工作频率范围为0.783GHz~2.773GHz，即阻抗带宽为3.47:1，相对带宽为110.6%。在VSWR<1.5的条件下，该天线工作频率范围为0.86GHz~2.07GHz，即阻抗带宽为2.41:1，相对带宽为82.6%。同时，该天线具有水平全向的辐射特性。

关键词：宽带；移动通信；端部加载技术；双套筒技术；全向

0引言

新的通信技术，尤其是扩频技术、跳频技术以及捷变频系统需要尽可能宽的天线带宽[1]。更大的信道容量以及更快的数据传输速率也同样需要超宽带天线作为后盾[2]。近些年来，天线设计者们设计了很多用于移动通信的宽带天线，它们通常是贴片天线或者偶极子天线[3]，而水平全向的双套筒天线并不多见。对于传统套筒天线，由于其内部振子半径到套筒半径的突变，通常会导致阻抗匹配不够理想，带宽较窄。通常VSWR<2或VSWR<2.5，甚至VSWR<3[2][4]-[6]，这会带来超过30%的电压反射，在大功率情况下会严重影响系统的性能。而在VSWR<1.5的前提下，传统套筒天线的带宽将变得更窄，难以满足现代通信需求。因此，基于传统套筒天线带宽不足的现状及现代通信的需求，迫切需要设计出新型的匹配良好的超宽带天线。图1给出了该新型宽带双套筒天线的建模结构图和截面图。其中，套筒下端振子伸出的部门为端部加载部分。该天线各结构尺寸参数如表I所示。

1新型宽带双套筒天线的仿真与实测结果

如图2所示，该天线综合运用了端部加载技术和双套筒技术[7]，在VSWR<1.5的前提下，其工作频率范围为1.177GHz~1.851GHz，即其阻抗带宽为1.57:1，相对带宽为44.5%；在S11<-10dB的情况下，其工作的频率范围为0.796~2.773GHz，即其阻抗带宽为3.48:1，相对带宽为110.8%。仿真工作频率范围及带宽总结如表II所示。图2.仿真S11曲线表II新型宽带双套筒天线仿真工作频率范围及带宽由图3给出的在0.8GHz、1GHz、2.7GHz处的三维远场方向图可以看出，该天线具有与对称振子天线相似的方向图，即在H面具有全向的辐射特性，且在水平方向具有最大增益。图3新型宽带双套筒天线的三维远场方向图为了验证理论仿真的正确性，按照仿真模型尺寸加工出了工作中心频率为1.6GHz的天线模型。加工出的实物天线如图4所示。图4新型宽带双套筒天线实物图由图5，新型宽带双套筒天线实测与仿真S11的对比曲线，可以看出，在S11<-10dB的条件下，测得该双套筒天线的工作频率范围为0.783GHz~2.72GHz，即阻抗带宽为3.47:1，相对带宽为110.6%。其三个谐振点分别为1GHz，1.6GHz和2.5GHz。在VSWR<1.5的前提下，其工作频率范围为0.86GHz~2.07GHz，即阻抗带宽为2.41:1，相对带宽为82.6%。测试结果总结如表3所示。同时，由图5可以看出，实测曲线与仿真曲线的变化趋势是基本一致的，从而进一步证明了该天线结构可以拓展天线带宽的正确性。

摘要超宽带无线技术随着向民用解禁正迅猛的发展，由于其信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低，系统复杂度低，功耗小，定位精度精确等诸多吸引人的优点，它将在无线通信、网络、雷达系统、图像处理和定位系统中得到广泛的商业应用。

关键词超宽带(UWB)；脉冲无线电；IR；OFDM；DS-UWB

美国联邦通信委员会FCC（FederalCommunicationsCommision）于2002年2月14日通过了一项曾经只应用于军事和政府部门，现今可民用化的超宽带UWB（UltraWideBand）无线通信技术。UWB完全迥异于其它无线技术，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低，系统复杂度低，功耗小，定位精度精确等优点。在无线通信、网络、雷达系统、图像处理和定位系统中都具有其它技术无法比拟的优点。它不用载波而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信，因此也可称作脉冲无线电(ImpulseRadio)，与二进制移相键控(BPSK)信号波形相比，超宽带不采用余弦波进行载波调制而是发送间隔小于1ns的能量脉冲，因此它的带宽极宽，高达数GHz，且由于频谱的功率密度极小，它具有扩频通信的特点。目前，为保障全球定位系统GPS，导航系统和军事通信频段，FCC限定UWB频域在3.1至10.6GHz，且发射功率低于41dB。UWB向民用解禁后，我们更为关注的是它带来的商业和民用价值。

1UWB的特点

⑴带宽非常宽

UWB使用带宽高达几个GHz，频率范围从3.1GHz到10.6GHz。超宽带系统容量大，不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其它无线技术所使用的频段，这使得频率资源日益紧张的今天有了实质性的缓解。