UWB系統的關鍵技術
UWB的名稱來源於可在非常寬的頻寬,即超寬頻的頻寬上傳輸訊號。所謂超寬頻的頻寬,按美國聯邦通訊委員會(FCC)的定義,即是:比中心頻率高25%或者是大於1.5GHz的頻寬。舉個例子來說,對於一箇中心頻率在4GHz的訊號將跨越從3.5GHz(或更低)至4.5GHz(或更高)的範圍才能稱得上是一個UWB訊號。UWB無線系統的關鍵技術主要包括:產生脈衝訊號串(傳送源)的方法,脈衝串的調製方法,適用於UWB有效的天線設計方法及接收機的設計方法等。
1UWB脈衝訊號的產生
從本質上講,產生極短脈衝寬度(ns級)的訊號源是研究UWB技術基本的前提條件,例如單個無載波窄脈衝訊號,有兩個突出的特點:一是激勵訊號的波形為具有陡峭前沿的單個短脈衝;二是激勵訊號包括很寬的頻譜,從直流(DC)到微波波段。目前產生脈衝源的方法有兩類:
(1)光電方法,基本原理是利用光導開關導通瞬間的陡峭上升沿獲得脈衝訊號。由於作為激發源的鐳射脈衝訊號可以有很陡的前沿,所以得到的脈衝寬度可達到ps(10-12)量級。另外,由於光導開關是採用整合方法制成的,可以獲得很好的一致性,因此是最有發展前景的一種方法。
(2)電子方法,基本原理是對半導體PN接面反向加電,使其達到雪崩狀態,並在導通的瞬間,取陡峭的上升沿作為脈衝訊號。這種方案目前應用得最廣泛,缺點是:由於採用電脈衝訊號作為觸發,其前沿較寬,觸發精度受到限制,特別是在要求精確控制脈衝發生時間的場合,達不到控制的精度。另外,由於受電晶體耐壓特性的限制,這種方法一般只能產生幾十伏到上百伏的脈衝,當然,脈衝寬度還可以達1ns以下。典型的UWB脈衝訊號時域波形和頻域波形。
衝激脈衝通常採用高斯單週期脈衝,寬度在ns級,具有很寬的頻譜。實際通訊中使用的是一長串的脈衝,由於時域中的訊號有重複週期性,將會造成頻譜離散化,對傳統無線電裝置和訊號產生干擾,需要透過適當的訊號調整來降低這種干擾的影響。
UWB系統的關鍵技術
UWB的名稱來源於可在非常寬的頻寬,即超寬頻的頻寬上傳輸訊號。所謂超寬頻的頻寬,按美國聯邦通訊委員會(FCC)的定義,即是:比中心頻率高25%或者是大於1.5GHz的頻寬。舉個例子來說,對於一箇中心頻率在4GHz的訊號將跨越從3.5GHz(或更低)至4.5GHz(或更高)的範圍才能稱得上是一個UWB訊號。UWB無線系統的關鍵技術主要包括:產生脈衝訊號串(傳送源)的方法,脈衝串的調製方法,適用於UWB有效的天線設計方法及接收機的設計方法等。
1UWB脈衝訊號的產生
從本質上講,產生極短脈衝寬度(ns級)的訊號源是研究UWB技術基本的前提條件,例如單個無載波窄脈衝訊號,有兩個突出的特點:一是激勵訊號的波形為具有陡峭前沿的單個短脈衝;二是激勵訊號包括很寬的頻譜,從直流(DC)到微波波段。目前產生脈衝源的方法有兩類:
(1)光電方法,基本原理是利用光導開關導通瞬間的陡峭上升沿獲得脈衝訊號。由於作為激發源的鐳射脈衝訊號可以有很陡的前沿,所以得到的脈衝寬度可達到ps(10-12)量級。另外,由於光導開關是採用整合方法制成的,可以獲得很好的一致性,因此是最有發展前景的一種方法。
(2)電子方法,基本原理是對半導體PN接面反向加電,使其達到雪崩狀態,並在導通的瞬間,取陡峭的上升沿作為脈衝訊號。這種方案目前應用得最廣泛,缺點是:由於採用電脈衝訊號作為觸發,其前沿較寬,觸發精度受到限制,特別是在要求精確控制脈衝發生時間的場合,達不到控制的精度。另外,由於受電晶體耐壓特性的限制,這種方法一般只能產生幾十伏到上百伏的脈衝,當然,脈衝寬度還可以達1ns以下。典型的UWB脈衝訊號時域波形和頻域波形。
衝激脈衝通常採用高斯單週期脈衝,寬度在ns級,具有很寬的頻譜。實際通訊中使用的是一長串的脈衝,由於時域中的訊號有重複週期性,將會造成頻譜離散化,對傳統無線電裝置和訊號產生干擾,需要透過適當的訊號調整來降低這種干擾的影響。