一种超宽带信号模拟相关器的设计和实现
基于超表面的超宽带隐身天线罩的仿真设计
现代电子技术Modern Electronics Technique2023年12月1日第46卷第23期Dec. 2023Vol. 46 No. 230 引 言频率选择表面（Frequency Selective Surface, FSS ）是一种由周期性排列的金属片或任意几何形状的孔径元件组成的周期结构[1⁃2]，因其具有独特的频率选择特性而引起研究者们的广泛关注，它广泛应用于空间滤波器[3]、偏振器[4]、隐身天线罩[5⁃6]。
在隐身领域，由于天线通常是强散射源，因此降低整个天线系统的雷达横截面（Radar Scattering Section, RCS ）至关重要。
当外部电磁波照射天线系统时，将天线工作波段外的电磁信号反射到某些方向，缩减了天线的单站RCS 。
同时，FSS 天线罩对天线工作频率范围内的信号具有全传输特性，保证了工作频段内天线的正常通信。
然而，这种反射带外电磁波的方法仅适用于单站雷达，对于双站或多站雷达而言并没有较好的隐身效果。
近年来形成了一种结合FSS 和吸波器的设计思路，它被称为频率选择性吸波体（FSA ）。
FSA 通常能够吸收带外的入射电磁波，并且由一个传输波段来传输通信信号。
FSA 的概念首先在文献[5]中被提到，它一般由两层结构组成，即上层的吸波结构和下层的FSS 结构。
上层的吸波结构通常由金属结构和损耗元件构成，下层的FSS 由孔径元件组成。
根据吸波波段与传输波段位置基于超表面的超宽带隐身天线罩的仿真设计熊 杰， 杨宝平（黄冈师范学院 物理与电信学院， 湖北 黄冈 438000）摘 要： 为了减小飞行器的多基站雷达散射截面，增加天线系统的隐身功能，提出一种基于超表面的超宽带隐身天线罩模型，该模型具有低频吸收、高频传输的特性。
提出的天线罩由位于上层的吸波结构和位于下层的频率选择结构组成。
上层由两个π型金属结构与工型金属结构组合而成，中间通过电阻元件连接，下层由“X ”字型周期缝隙结构组成，每个周期结构中一个电阻层结构对应4个“X ”字型FSS 结构。
多径超宽带接收机的研究和仿真
Ｕ ＷＢ 作 为 通 信 应 用 在 业 界 受 到 了 广 泛 的关 注。 Ｕ ＷＢ的 主要 特点是 ： 输速 率高 、 间容 量大 、 传 空 成本
低、 功耗 小等 ， 可能成 为解决 企业 、 有 家庭 、 公共 场所
等 高速 因特 网接人 的需求 和越来 越拥挤 的频率 资源
ｈ ｔ ａ ｕ ｂ ｒ ｏ ｅ ｅ ｎ ｅｓ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｎ ｍ ｅ ｆｒｃ ｉｅ ｆ ｇ ｒ ．Ａ ｄ ｔ ｅ ｒｃ ｉｅ ｃ ｎ ｂ ｉｎ ｆ ａ ｔ ｐ ｏ ｅ ｉ ｒ ｅ ｅｖ ｈ ｖ ｉ ｎ ｈ ｅ ｅｖ ａ ｅ ｓ ｉ ｃ ｎｌ ｉ ｒｖ ｄ ｗ ｔ ｍｏ ｒ ｃ ｉｅ ｇ ｉ ｙｍ ｈ ｅ ｉ ｅｓ ｕ ｄ ｒｔ ａ ｏｙｏ ｃ ｉｉ ｆ ｇ ｒ ｎ ｅ ｅｓ ｍｅ ｔｅ ｒ ｆ ｅ ｅｖｎ ． ｈ — ａ ｅｗ ｔ ｎ ｅ ｎ － ｋ ｔ ｎ ｅｓｈ ｓａ ｓ ｅ ｎ ｈ ｈ ｒ ｇ Ｔ ｅＳ Ｒ ｋ ｉ ２ ｆ ｒ ａ ｄ Ｐ Ｒａ ｅｗ ｈ ５ ｆ ｇ ｒ ａ ｌ ｔ ｈ ｉ ｓ ｇ ｉ ｉ ｍｏ ｔ ｈ ｓｎｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｃ ｏ ＮＲ． ａ ｌ ｅｆ ｍａ ｅ ｉ ｌｗ Ｓ ｏ ｎ
３ Ｂ 而在 相 同接 收原理 下 ，叉指越 多，接 收机 的性 能越好 。而 ２路选择 性 Ｒ ｋ 接收机 和 ５路 部 ｄ。 ａｅ
分 Ｒ ｋ 接 收机在较低 信噪 比的情 况下 ，性 能并无很 大差别 。 ａｅ
关键 词 ：超 宽带接 收机 ； 码率 ； 误 信噪 比；多径
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ０ ｓ ａ ｃ ｎ ｉ ｌ ｔｏ ｆ Ｕｗ Ｂ ｅ ｅ ｖ ｒ ｕ ｄ ｒ ｍ ｕ ｔｐ ｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ｎ ｅ ｌｉ ａ ｈ
１ ．Ｇ ｚ 间的免授权 频段 分配 给 Ｕ ０６ Ｈ 之 ＷＢ使 用 ， 自此
超宽带通信系统的信号处理
超宽带通信系统的信号处理在当今通信技术迅速发展的时代，超宽带通信系统以其独特的优势逐渐崭露头角。
超宽带通信系统能够在短距离内实现高速的数据传输，具有低功耗、高精度定位等特点，在无线个域网、军事通信、雷达探测等领域有着广泛的应用前景。
而信号处理在超宽带通信系统中起着至关重要的作用，它直接影响着系统的性能和可靠性。
超宽带通信系统中的信号具有极宽的带宽，通常其带宽可以达到数GHz 甚至更高。
这就给信号处理带来了巨大的挑战。
首先，信号的产生和调制方式就与传统通信系统有很大的不同。
在超宽带通信中，常见的信号产生方式包括脉冲位置调制（PPM）、脉冲幅度调制（PAM）等。
这些调制方式使得信号具有极短的脉冲宽度，从而实现了宽带传输。
对于超宽带信号的接收，信号处理的任务之一是进行有效的同步。
由于超宽带信号的传播时间短，且多径效应明显，准确地实现时间同步和频率同步是非常关键的。
时间同步的误差会导致信号的失真和误码率的增加，而频率同步的不准确则会影响信号的解调。
为了实现精确的同步，通常会采用一些先进的算法，如基于最大似然估计的同步算法等。
在超宽带通信系统中，多径传播是一个不可忽视的问题。
由于信号的带宽很宽，信号在传播过程中会经历多条不同的路径，这些路径的长度和衰减不同，导致接收端接收到的信号是多个不同时延和幅度的信号的叠加。
为了克服多径效应，信号处理中常采用瑞克接收技术。
瑞克接收机通过多个相关器对不同路径的信号进行分离和合并，从而有效地提高了接收信号的质量。
此外，超宽带通信系统中的信道估计也是信号处理的重要环节。
准确的信道估计可以帮助我们更好地了解信号在传输过程中的变化，从而进行有效的补偿和均衡。
常见的信道估计方法包括基于导频的估计方法和盲估计方法等。
基于导频的估计方法通过在发送信号中插入已知的导频序列来获取信道信息，这种方法简单直观，但会占用一定的带宽资源。
盲估计方法则不需要发送导频序列，而是通过对接收信号的统计特性进行分析来估计信道参数，但其计算复杂度较高。
一种快速实现超宽带信号捕获的算法
｛收 稿 日期 ，２ ０ －９２ 修 订 日期 ：２ ０ －２２ ０ ４０－２ ０ ４ １－１ 基 金 项 目 。教 育 部 科 学 技 术 研 究 重 点 资 助 项 目 （ ３ ３ ）； 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ ０ ７ ０ ７ ００５ ６ ３ ２ ９ ）；国 家 ８ ３资 助项 目 （ ０ ３ Ａ１３ ４ ） ６ ２ ０ Ａ ２ ２ ０
法进行性能 比较；第 ４ 节通过系统仿真 来说 明该算法的实用性 。
２ 快速捕 获算 法
接 收 信 号 与 本 地 样 本 信 号 的 相位 差 在 ［，Ⅳ， 范 围 内变 化 ，其 中 Ⅳ， 一 个 信 息 比特 对应 的 脉 冲 ０ ． 为
个数 ，
元。
为脉 冲 重 复周 期 将 整 个 相 差 空 间分 成 个 块 ，每 个 块 内包 括 个 连 续 相 差 单 元 （ 一个 相 差 单
收信 号相位所在 的块 （ 定义 为正确相位块 ， 否则为非正确相位块 ） 第二阶段则在第一阶段确定的正确 。 相 位 块 内利 用 第 二种 本地 样 本 信 号进 行滑 动 相 关 搜 索 ， 以确 定 接 收 信 号 的 具 体相 位 Ｌ。在 此 采 用 直 接 ６ Ｊ
扩 频 方 式 的 ＵＷＢ信 号 进 行 算法 研 究 。
中圈分类 号 ，Ｔ １． Ｎ９ ４３
文献标 识码 ，Ａ
１
引 言
ＵＷＢ （ ｔ ｄ ｎ ｗｉｔ ）是 超 宽带 技 术 的简 称 ，它 是 将 信 息 信 号 直 接 调 制 到 脉 宽 为 纳秒 级脉 Ｕｌ ａＷｉｅ ｒ Ｂａ ｄ ｄｈ
冲 上 的 一 种 全新 的无 线 通 信 技 术 ｕ Ｊ 目前 ，ＵＷＢ技术 已成 为 国 内外 通 信 界近 年 来 关 注 的热 点 问题之 。
UWB技术
一、何谓UWB技术所谓UWB技术，也叫超宽带技术。
简单的说UWB技术是基于短的能量脉冲序列、通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的一种无载波通信技术，由于其不适用载波，该技术传输速度较之其他的技术快很多，同时其功耗也小很多。
超宽带使用的电波带宽为数CHZ，它搞出普通的带宽20MHZ的无线LAN的带宽几百倍。
二、时间调制技术的基本原理目前的无线通信系统大多采用恒包络直接扩频调制方式，而使很多人忽略了采用脉冲跳时调制的无线通信方式，即时域通信技术。
当前，超宽带无线电的实现基本上是采用冲激无线电技术。
它不是基于正弦载波的无线电系统的概念，而是一种采用冲激脉冲作为信息载体的非正弦系统。
(一)时间调制超宽带TM-UWB的关键技术——时间调制技术。
TM-UWB技术的一般工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉冲，其宽度通常在200ps-500ps之间，脉冲与脉冲之间的间即，即重复周期通常在25ns-1000ns之间，超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽，超宽带接收机直接将射频信号转换为墓带数字信号和模拟输出信号。
只用一级前端交叉相关器就把电磁脉冲序列转换成基带信号，不用传统通信设备中的中频级，极大地降低了设备复杂性。
单比特的信息常被扩展到多个单脉冲上，接收机将这几个脉冲相加以恢复发射信息。
(二)时间调制超宽带宽(TM--UWB)系统的性能特点。
基于时间脉冲位置调制的超宽带无线时域技术有以下特点：用超短周期脉冲进行通信，此信号本身为超宽带信号，谱密度极低，信号的中心频率在650MHz-SGHz之间，在亚毫瓦量级的平均功率下的传输距离达数英里，抗干扰和抗多径的能力强，具有很宽的带宽和多个信道可以利用，与扩频系统相比，时域通信系统结构简单，成本相对较低。
具体来讲：1、隐蔽性好。
无线电波空间传播的“公开性”是无线电通信较之有线通信的固有不足。
超宽带(UWB)技术
一、UWB技术简介UWB技术是一种与其它技术有很大不同的无线通信技术，它将会为无线局域网LAN和个人域网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。
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，它开发了一个具有对信道衰落不敏感;发射信号功率谱密度低，有低截获能力，系统复杂度低，能提供数厘米的定位精度等优点。
UWB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。
虽然超宽带的描述并不详细，它确实有助于将这项技术与传统的“窄带”系统分隔开，或者是更新的主要是指文献中描述的未来3G蜂窝技术的“宽带”系统。
关于超宽带和其它的“窄带”或者是“宽带”主要有两方面的区别。
一是超宽带的带宽，在美国联邦通信委员会(FCC)所定义比中心频率高25%或者是大于1.5G赫兹。
很清楚，这一带宽明显大于目前所有通信技术的带宽。
二是，超宽带典型的用于无载波应用方式。
传统的“窄带”和“宽带”都是采用无线电频率(RF)载波来传送信号，频率范围从基带到系统被允许使用的实际载波频率。
相反的，超宽带的实现方式是能够直接的调制一个大的激增和下降时间的“脉冲”，这样所产生的波形占据了几个GHz的带宽。
UWB无线通信技术与现有的无线通信技术有着本质的区别。
当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波，形象地说，这种电波就像是一个人拿着水管浇灌草坪时，水管中的水随着人手的上下移动形成的连续的水流波动。
几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网的通信都是这样的:用某种调制方式将信号加载在连续的电波上。
与此相比，UWB无线通信技术就像是一个人用旋转的喷洒器来浇灌草坪一样，它可以喷射出更多、更快的短促水流脉冲。
UWB产品在工作时可以发送出大量的非常短、非常快的能量脉冲。
这些脉冲都是经过精确计时的，每个只有几个毫微秒长，脉冲可以覆盖非常广泛的区域。
脉冲的发送时间是根据一种复杂的编码而改变的，脉冲本身可以代表数字通信中的0，也可以代表1。
超宽带(UWB)技术
微波通信
输出信号s(t)可表示为：
s(t )
j
d
j
p(t jTs )
若使用PPM调制器代替PAM调制器，得到的信号可表示为：
d j 1 s(t ) p(t jTs ) 2 j
UWB 技术采用脉冲位置调制(PPM )单周期脉冲来携带信息和 信道编码,一般工作脉宽为0. 1～1.5 ns,重复周期为25～1 000 ns 。
微波通信
批准将UWB 用于民用产品以来， UWB的民用主要包括以下3 个 方面：地质勘探及可穿透障碍物的传感器(imaging system) ；汽车 防冲撞传感器等(vehicle radar system) ；家电设备及便携设备之间 的无线数据通信( communication and measurements system) 。 1、UWB 技术一个介于雷达和通信之间的重要应用是精确地理定 位，例如使用UWB 技术的能够提供三维地理定位信息的设备。 UWB 地理定位系统最初的开发和应用是在军事领域，其目的是战 士在城市环境条件下能够以0. 3 m的分辨率来测定自身所在的位 置。目前其主要商业用途之一为路旁信息服务系统.它能够提供突 发且高达100Mbps 的信息服务,其信息内容包括路况信息、建筑物 信息、天气预报和行驶建议，还可以用作紧急援助事件的通信。
微波通信
典型高斯单调周期脉冲的时域和频域如下图所示。
实际通信中使用一长串的脉冲,周期性重复的单脉冲时域和频域 特性如下图所示。
微波通信
频谱中出现了强烈的能量尖峰,这是由于时域中信号重复的周期 性造成了频谱的离散化。这些尖峰将会对传统无线电设备和信号 构成干扰,而且这种十分规则的脉冲序列也没有携带有用信息。改 变时域的周期性可以减低这种尖峰,即采用脉冲位置调制(PPM ) 。
超宽带天线
超宽带天线研究报告一、背景1.1 超宽带(UWB——Ultra Wide Band)介绍超宽带技术[1-3]的最初形式为脉冲无线通信，起源于20世纪40年代，从其出现到20世纪90年代之前，UWB技术主要作为军事技术在雷达和低截获率、低侦侧率等通信设备中使用。
近年来，随着微电子器件的技术和工艺的提高，UWB 技术开始应用于民用领域。
超宽带通信是一种不用载波，而通过对具有很陡上升和下降时间的脉冲进行调制(通常，脉冲宽度在0.20-1.5ns之间)的一种通信，也称为脉冲无线电(Impulse Radio).时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信。
它具有GHz量级的带宽，并因其发射能量相当小，因此可能在不占用现在已经拥挤不堪频率资源的情况下带来一种全新的语音及数据通信方式。
超宽带要求相对带宽[4]比高出20%或者绝对带宽大于0.5GHz，其传输速率可超过100Mbps，具有这样特性的系统称为UWB系统。
图1.1 超宽带频谱图UWB由于占有带宽达到数GHz，即使传送路径特性良好也会产生失真，但其具有以下的优点，使得UWB仍然倍受重视[2]。
1、抗干扰性能强：UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。
接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益，因此，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。
2、传输速率高：UWB的数据速率可以达到几十Mbps到几百Mbps.3、带宽极宽：UWB使用的带宽在1GHz以上。
超宽带系统容量大，并目可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。
4、消耗电能小：通常情况下，尤线通信系统在通信时需要联系发剔载波，因此，要消耗一定电能。
而UWB不使用载波，只是发出瞬时脉冲电波，则只在需要时才发送脉冲电波，所以消耗电能小。
5、保密性好：UWB保密性能表现在两方面:一方面是采用跳时扩频，接收机只有己知发送端扩频码时才能解出发射数据:另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。
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一种超宽带信号模拟相关器的设计和实现李 明摘 要： 采用PN码序列滑动相关的方法，给出了一种超宽带信号模拟相关器的设计方案。
讲述了该模拟相关器各个功能模块的设计过程，并根据超宽带信号的技术特点，设计并实现了基于该模拟相关器的超宽带通信系统基带验证平台。
关键词： 超宽带；脉冲；时间积分相关器；PN码目前在短距离无线通信领域中，一种新技术引起了人们的广泛关注，这就是超宽带无线通信技术UWB(Ultra-WideBand)。
与蓝牙(bluetooth)、HomeRF以及IEEE 802.11(即Wi-Fi)相比，UWB具有低功耗、高带宽、低复杂度的特点，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、安全性好和定位精度高等优点，非常适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信。
本文主要依据无载波UWB通信技术的工作原理，实现了一种超宽带信号模拟相关器的设计，并搭建了基于该模拟相关器的超宽带通信系统基带验证平台，通过发送端窄脉冲信号的扩频调制以及接收端的扩频解调，进一步验证了该模拟相关器的性能。
系统总体设计超宽带信号模拟相关器的工作原理是通过不断调整本地PN码相位，利用时间积分相关器来实现接收信号的捕获。
图1是系统总体设计框图。
在系统总体设计方案中，“窄脉冲的产生”模块主要是模拟超宽带通信系统的接收信号；“积分清洗电路”的作用是当积分器完成一个信息码周期的积分累加并将结果送入A/D转换器后，将积分值清除，为下一次积分做准备；A/D转换好的数据送入FPGA可编程逻辑器件，由FPGA完成门限值的判决。
FPGA可编程逻辑器件的其他功能还包括信息码的调制解调等。
工作时首先在一定范围内选定一个初始相位，在这个初始相位下将本地PN码序列和输入的接收信号相乘，再进行一个信息码周期的积分累加。
然后将结果与事先设定的门限进行比较，如果符合门限要求则开始接收信号的扩频解调；如果不符合门限要求则本地码序列移动一定数量的码片，重复上述过程。
硬件电路设计相关模板信号转换电路的设计由于在超宽带信号模拟相关器中，模拟乘法器和高速A/D转换器对输入信号的电平幅度有要求，因此产生好的窄脉冲信号不能直接进入相关器，需要进行相关模板信号的转换。
模拟乘法器(AD835)对输入信号电平的要求是-1V～+1V，这样相关模板信号转换的工作就是将窄脉冲信号的电平调整到该范围中。
具体方案是：通过高速运算放大器对窄脉冲信号作电平加减和缩放运算。
系统选择了ADI公司的AD8002AR 。
AD8002AR是低功耗、高速电流反馈型运算放大器[1]。
信号带宽可达600MHz，转换速率1200V/μs。
若窄脉冲幅度范围在-0.5V～+2.2V 之间，可以计算出中心点电平为0.85V。
用运放先将最低点电平移至0V，再将信号整体缩放到0V～+1V之间。
图2是其信号转换电路原理图。
模拟乘法器的设计模拟乘法器中选择AD835。
其主要性能指标如下[2]：工作带宽250MHz；模拟输入范围为±1Ｖ；带符号差分输入方式，输出按四象限乘法结果表示；信号建立时间20ns；转换速率1000V/μs。
模拟乘法器AD835的功能原理框图如图3所示。
图4是AD835的典型应用电路图。
由电路图的连接关系，可以列出输出信号W的表达式：因器件的固有特性，一般U取值为1.05V，为了能让U′=1V，经过计算可以得出R1的阻值应是R2阻值的20倍以上，根据图4中的参数，R1=2kΩ，通过调整的R2的阻值为200Ω，U′的取值范围应在0.95V～1.05V之间。
相关积分器的设计本系统的相关积分器由积分器、积分清洗器和A/D模数转换电路三部分组成。
下面分别讲述它们的设计过程。
积分器的设计图5是采用电容性负载的Howland电流源，亦称“Deboo”积分器[3]。
这是一种采用双极或单极电源的非反相积分器，具有以地为基准电位的输入和输出。
本系统对积分器的要求是频率响应快、积分精度高。
为提高系统稳定性，在设计实际电路时，通过增加匹配反馈电路对“Deboo”积分器作了进一步改进。
图6是改进后的“Deboo”积分器电路。
改进后的电路采用相匹配的双运放结构，与单运放相比能很好地弥补因器件固有特性引起的偏差，这里的运算放大器选用ADI公司的AD8004AR。
积分清洗器的设计积分清洗器的作用是在相关器完成一个PN码周期的积分后打开积分清洗器，释放积分电容上的电荷，为下一次积分作准备。
在设计中主要考虑以下两点：一是清洗时间要尽可能短；二是清洗要彻底。
在本系统中，一个占空比为12.5%的窄脉冲信号，周期是32ns，开关电路的设计目标是在32ns内能完成一次清洗动作。
通过测试，选用ADI 公司的模拟开关ADG749BKS，它是单刀双掷单片集成高速CMOS模拟开关，主要性能参数如下[4]：导通电阻R ON=2.5Ω；导通平滑阻抗R FLAT(ON)=0.75Ω；信号建立时间t ON=7ns、t OFF=3ns。
根据ADG749BKS的逻辑控制关系和改进后的“Deboo”积分器电路，设计的积分清洗电路如图7所示。
充电电阻R的输入端Vin与模拟乘法器的输出端相连接，另一端连接模拟开关的S2；ADG749BKS的1脚逻辑控制端IN与FPGA相连接；积分电容C与模拟开关的公共端D以及“Deboo”积分器电路相连接。
在滑动相关器开始工作的同时，FPGA 控制端输出高电平，模拟开关断开S1，接通S2，这样相关结果通过充电电阻R和模拟开关导通电阻RON对积分电容C进行充电，“Deboo”积分器电路开始工作。
在积分时间接近一个PN码周期的结束时刻，FPGA控制端再次输出低电平时，接通S1，断开S2，在非常短的时间内释放掉积分电容C上的电荷，完成积分清洗工作。
高速A/D转换电路的设计由于本系统低占空比窄脉冲信号在相关积分时，有效积分时间短，积分结果不宜分辨，因此模数转换器件的量化精度越高越好。
系统选用ADI公司的AD9059。
AD9059是8-bit单片双通道模数转换器[5]，主要由2个跟踪/保持电路(T/H)、2个模数转换器(ADC A、ADC B)和一个2.5V的基准电源等组成，实际设计时，使用了AD9059的一个转换通道，编码时钟ENCODE的信号由FPGA编程产生。
当PN码序列开始滑动相关积分后就启动模数转换电路，在积分的过程中模数转换电路一直工作，在积分清洗器发出清洗脉冲的同一时刻，FPGA读入A/D转换好的数据，进行门限判决。
模拟相关器的实现和测试窄脉冲生成和相关积分器的实现和测试本系统采用可编程逻辑器件，通过编程的方法实现窄脉冲的产生。
窄脉冲实测波形如图8所示。
其有效脉冲宽度约4～5ns，占空比12.5%，与仿真结果十分符合。
根据积分的时间定为32个窄脉冲的总体时间，即32×32=1 024ns。
模拟开关电路保护电阻R5的取值略大于导通电阻RON约10Ω。
概略计算出积分电容C的容值和充电电阻R的阻值，这里C=330pF，R=5.1kΩ。
积分清洗的实测波形如图9所示，其中曲线1代表积分波形，曲线2代表模拟开关逻辑控制端IN的清洗脉冲。
从曲线1的变化可以看出积分清洗的效果非常理想，在预定的时间内积分电容C上的电荷能够完全释放。
模拟相关器的全系统测试发端信息码扩频调制本系统针对超宽带通信的特点，采用无载波的调制方案，即信息码与PN码序列运算后，产生的扩频序列不经过载波调制而直接发送出去。
图10是发端信息码扩频调制原理框图。
PN码序列的周期定为32位，信息码由FPGA编程产生，信息速率为一个PN码序列周期，即125/(4×32)=0.976 562 5MHz。
在已经产生的m序列中，每一符号位的周期是32ns，占空比100%。
如图11所示，将m序列同窄脉冲相与，由于窄脉冲的周期是32ns，占空比12.5%，当m序列的符号位为逻辑1时，即可得到相同特征的窄脉冲。
由于在m 序列的符号位为逻辑0时，两信号相与后窄脉冲被平滑掉了，这样在进行相关积分时，有效的积分区域相应减小，不利于门限判决。
本系统对上述方案进行了改进。
在m序列的符号位为逻辑1时，维持原设计方案；在m序列的符号位为逻辑0时，将窄脉冲的位置向后时延20ns。
根据脉冲位置的不同可以生成两种形式的PN码序列模板：“块0模板”和“块1模板”。
它们的区别在于“块0模板”中逻辑1对应的脉冲位置，在“块1模板”中由逻辑0对应的脉冲位置来表示。
图11是使用Quartus II进行仿真的波形，图中信号impulse表示m序列，信号source表示PN码序列模板中的“块0模板”。
信号pncode表示PN码序列模板中的“块1模板”。
在发端信息码扩频调制时，当信息码的符号位为0时，发送“块0模板”序列；当信息码的符号位为1时，则发送“块1模板”序列。
收端信息码扩频解调为能在滑动相关中取得最大相关峰，根据PN码序列相关模板信号宽度的统计分析，相关模板信号的宽度设计与接收到的PN码序列信号宽度相当。
PN码序列的周期是32位，一次相关积分的时间为1 024ns。
在解调过程中，每次相位滑动的幅度定为一个系统时钟周期，即8ns。
模拟信元和本地PN码序列相关模板信号由不同的编程模块产生，而且信号发出的启始时刻不相同。
接收端采用不断改变本地PN码序列启动时延的方法，实现相位滑动。
解调时，当模拟信元和本地PN码序列不相关时，积分器的输出结果基本保持在同一电压范围；当本地PN码序列的相位滑动到与模拟信元一致时，会有相关峰出现。
图12中曲线1表示“块0模板”的实测信号波形。
曲线2表示“块1模板”的实测信号波形。
图13表示本地PN码序列采用“块0模板”时，实际测试的信息码解调波形和其对应的积分情况。
曲线1表示解调出的01010101测试信号波形；曲线2表示每位解调出的符号对应相关积分的情况。
从图中可以看到，发端发送符号0时，当本地“块0模板”的PN码序列的相位同发端符号0序列的相位一致时，相关积分结果出现相关峰。
通过基于该模拟相关器的超宽带通信系统基带验证平台，实现了发端窄脉冲信号的扩频调制以及收端的扩频解调，实际的测试结果与理论分析相符，进一步验证该模拟相关器的性能符合设计要求。
参考文献[1] Analog devices dual 600MHz，50mW current feedback amplifier.Datasheet.[2] Analog devices AD835-250MHz，voltage output 4-Quadrant multiplier datasheet.[3] Maxim/Dallas application note 1155 consider the 'Deboo' single－supplyintegrator Jul 29，2002[4] Analog devices ADG749-CMOS low voltage 2Ω SPDT switch inSC70 package.Datasheet.2002.[5] Analog devices AD9059 dual 8-bit，60 MSPS A/D converter data sheet(REV.A)2003.。