一种用于UWB系统的高斯脉冲发生器
UWB无线通信及其关键技术分析
的 关键 技 术 ， 出 了 Ｕ 指 ＷＢ 无线 通 信 的主 要 性 能特 点及 其局 限性 。 关 键 词 ： ＷＢ； 线通 信 ； 冲 信 号 Ｕ 无 脉 中 图分 类 号 ：Ｎ ２ Ｔ ９ 文献标识码 ： Ａ
同步的经用户伪随机码调制 的脉 冲序列 ， 接收端信号与本地同步的伪随 机码调制 的脉 冲序 列一起 经过 相关器 中的相乘、积分和取样保持运算 ，
广阔 的应用前景。
产生一个对用户地址信 息经过 分离的信号 ， 其中仅含用户传输信息以及
其 他干扰 ， 然后对该信号进行解调运 算。
３ Ｕ ＷＢ无线通 信 系统 的关键 技术 １ Ｕ ＷＢ无线 通信 的定 义
Ｕ ＷＢ超宽带的带 宽 ， 国联邦通信委 员会（ Ｃ ） 按美 Ｆ Ｃ 的定义 ， 即是 比 Ｕ ＷＢ又被称为脉 冲无线电 （ ｐ ｌ ａ ｉ ，具体定 义为相对带宽 Ｉ ｕ ｅ ｄｏ ｍ ｓＲ ）
高 ） 围才能称得上是一个 Ｕ 信 号（ 的范 ＷＢ 见图 １ 。 ＷＢ ）Ｕ 无线系统的关键 技术 主要包括 ： 产生脉冲信号 串（ 发送源 ） 的方 法 ， 冲串的调制方 法， 脉 适 用 于 Ｕ Ｂ有效的天线设计方法及接收机 的设计方法等 。 Ｗ
中心频率＝ ｚ ４ＧＨ 下边界＜ ． Ｇ 。上边界＞ ． ＧＨ ３５ Ｈｚ ４５ ｚ 图ｌ Ｕ ＷＢ信号带宽示意图 ３１ ＵＷＢ脉冲信号的产生
２ Ｕ ＷＢ无线 通信 的基 本原 理
我们现在研究 的 Ｕ Ｂ实质上是 以占空 比很低 的冲击脉 冲作 为信 息 Ｗ
产生脉冲宽度为 ｎ 级的信号源是 Ｕ Ｂ技术 的前 提条件 ， ｓ Ｗ 单个无载 波 窄脉 冲信号有两个突 出的特点 ， 即激励信号 的波形 为具有 陡峭前沿 的
载体的无载波扩谱技术 ， 它是通过对具有很陡上升和下降 时间的冲击 脉
uwb技术原理
UWB技术原理详解1. 引言超宽带（Ultra-Wideband，简称UWB）技术是一种用于无线通信的调制和传输技术。
与传统的窄带通信技术相比，UWB技术具有更大的频谱带宽、更低的功率密度和更高的数据传输速率。
本文将详细解释UWB技术的基本原理。
2. UWB技术概述UWB技术是一种基于短脉冲的无线通信技术，其核心思想是通过在时间域上使用非常短且宽带的脉冲来传输信息。
这些脉冲通常持续时间仅为纳秒级别，但频谱却非常宽广，覆盖几个GHz甚至更多。
由于这种特殊的脉冲形式，UWB技术能够实现高速数据传输、高精度定位以及低功耗通信等应用。
3. UWB脉冲生成在UWB系统中，脉冲生成是实现高速数据传输和定位功能的关键步骤之一。
一般来说，UWB系统中使用两种方法来生成宽带脉冲：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）和脉冲形状调制（Pulse Shape Modulation，简称PSM）。
3.1 直接序列扩频（DSSS）DSSS是一种将窄带信号扩展到宽带信号的技术。
在UWB系统中，DSSS通过将窄脉冲与一个高速伪随机码序列进行乘积运算来生成宽带脉冲。
这个伪随机码序列通常是一个具有良好相关性特性的码片序列，其周期远远小于脉冲持续时间。
具体而言，DSSS的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。
- 步骤2：将基带信号与伪随机码序列进行乘积运算。
- 步骤3：将乘积结果进行滤波处理，得到宽带脉冲。
3.2 脉冲形状调制（PSM）PSM是一种通过调制脉冲形状来实现宽带通信的方法。
在UWB系统中，PSM通过改变脉冲的幅度、宽度和相位等参数来实现信息传输。
常见的PSM技术包括正弦调制、高斯调制和Hermite-Gauss调制等。
具体而言，PSM的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。
- 步骤2：根据基带信号的特性，设计合适的脉冲形状函数。
uwb定位系统原理
解密UWB定位系统：原理及应用UWB定位系统是一种高精度的定位技术，也是现代无线通信领域的热门话题。
本文将为您详细介绍UWB定位系统的原理和应用。
UWB定位系统的原理是利用超短脉冲信号在空间中传输的时间来计算距离。
这种信号在天线之间传输时会受到多径干扰，例如反射、多
次反射等。
为了减小这种干扰，UWB定位系统使用了多个接收器和发射器来形成超定向性锥形波束，从而准确地确定目标位置。
同时，UWB定位系统具有扩频技术的特点，可以在低功率下实现高数据速率的传输，具有较高的抗干扰能力。
UWB定位系统的应用领域十分广泛。
在室内定位领域，UWB定位系
统可用于实时跟踪人员或设备的位置，应用于物流、工业、医疗等领域，提高了生产效率和安全性。
在智能家居领域，UWB定位系统可用于智能门锁、远程控制等方面，实现更智能化、互联化的家居生活。
在
汽车领域，UWB定位系统可用于智能防盗、行车记录等方面，提高了汽车的安全性。
总之，UWB定位系统是一种重要的无线通信技术，可以在多个领域应用。
通过深入理解其原理和应用，可以帮助我们更好地认识和应用
这一技术，推动科技进步并为生活和工作带来便捷。
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。
超宽带雷达(UWB)芯片的研究现状与发展
超宽带 ( UWB ) 系统具有高传输速率、低功耗、探测精度高、穿透性强、安全性高等优势，在军事、雷达、生物探测、短距通信及室内室外高精度定位等场景有着广泛的应用。
并且随着半导体技术的发展，基于 CMOS 的 UWB 雷达芯片成为研究热点。
国内外众多学者及商业公司提出各具优势的 UWB 芯片及系统。
来自西安电子科技大学与军事科学院的研究团队在《电子与信息学报》发表最新文章，从UWB 系统、UWB 芯片架构中关键电路和关键技术的研究现状和发展进行综述。
什么是超宽带雷达（UWB）20 世纪 60 年代超宽带 ( Ultra-Wide Band，UWB ) 的构想首次在 "time-domain electromagnetics" 中被提出，采用一种无载波的窄脉冲信号进行通信。
由于其具有较好的安全性，高传输速率以及高距离分辨率，使其在军事及雷达等领域有着重要的应用价值。
2002 年 2 月，美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）正式批准超宽带民用，规定超宽带的工作频率为 3.1~10.6 GHz，发射带宽大于 500 MHz，但为了防止超宽带与其他通信带宽产生干扰，对发射机发射功率进行了限制，即有效全向辐射功率小于– 41.2 dBm/MHz。
因此超宽带技术的高速传输速率是以非常宽的带宽为代价，同时超宽带脉冲雷达技术是发射机发射持续时间极短的脉冲信号，而收发机的重频周期较长，因此单位时间内消耗的功耗极低，适合今后低功耗的应用场景要求。
UWB 系统在军事雷达领域应用之外，在生物探测、室内定位等商业应用场景的得到重要的应用。
图 1 展示的是 UWB 系统的优势和应用场景。
图 1 UWB 系统的优势与应用场景UWB 雷达芯片中的关键技术UWB 雷达芯片关键技术主要包括了信号产生技术、超宽带功率放大器、超宽带低噪声放大器、高速量化技术等。
uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求
uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求
“uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求”这个短语涉及到UWB （超宽带）脉冲信号发生器的设计和相关要求。
UWB是一种无线通信技术，使用极短的脉冲信号来传输数据，通常在纳秒级别。
这种技术被广泛应用于近距离高速数据传输和定位系统等领域。
设计UWB超宽带脉冲信号发生器的主要内容和要求包括：
1.确定信号的参数：根据应用需求，确定脉冲信号的参数，如脉冲宽度、脉
冲幅度、频率范围等。
这些参数将影响信号的传输特性和覆盖范围。
2.选择合适的波形：UWB脉冲信号有多种波形，如高斯脉冲、矩形脉冲等。
根据实际需求选择合适的波形，以满足系统的性能要求。
3.设计脉冲生成电路：为实现所需的脉冲信号，需要设计相应的脉冲生成电
路。
这包括脉冲产生单元、脉冲调制单元等，以确保信号的稳定性和准确性。
4.考虑系统的集成度：在设计过程中，需要考虑信号发生器的尺寸、功耗和
成本等因素，以满足实际应用的需求。
5.验证和测试：完成设计后，需要对信号发生器进行验证和测试，以确保其
性能符合预期要求。
这包括信号质量、覆盖范围、传输速率等方面的测试。
总结：UWB超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求是指设计和制造一种能够生成UWB超宽带脉冲信号的设备，并满足相关的参数、性能和成本要求。
这种设备广泛应用于通信、雷达、定位等领域，对于实现高速、短距离无线通信具有重要意义。
超宽带(UWB)通信中的脉冲波形研究
信息 科学 ｌ
超宽带（ ｕｗＢ） 通信 中的脉冲波形研究
张 娟
（ 中国铁 通 宿 州 分公 司 ， 徽 宿 州 ２ ４ ０ ） 安 ３０ ０
摘 要 ： 了目 研究 前超宽带 系 中脉冲波形的几种设计方法， 了各种方法的优点和缺点， 统 分析 对超宽带系统脉冲的设计和优化有一定参考价值 。 关键词 ： 超宽带； 波形设计 ； 高斯脉冲； 厄米特脉冲
１概 述 符号 ｄ １ 控制的发射脉 冲时延 ， Ｉ ｄ 的取值为 不同的高斯脉冲波型： （一—ｍ ４ 超宽带 （ ＷＢ 通信技术是一种使用 １ Ｈ ０ １ 采用 Ｐ Ｍ调制方式可使脉冲的功率谱变 Ｕ ） Ｇｚ 或 。 Ｐ ， 以上带宽的无线通信技术。 虽然是无线通信 ， 但其 得平滑 ； 采用跳时扩频 （Ｈ 是 Ｕ Ｂ通信的多址 Ｔ ） Ｗ 方式， 同时可进一步平滑脉冲的功率谱。 然后用分别用牛顿迭代法和线性最小均方 ３超宽带系统 中的波形设计 误差准则对 ａ 值和 ｆ 值进行 了 处理， 使这 ５ 组组合 Ｃ 超宽带系统脉冲应满足的基本条件是不含 脉冲尽可能接近 Ｆ Ｃ的功率限制。最后通过仿真 有直流分量； 而且其功率谱还应当满足 Ｆ Ｃ Ｃ 规定 得出结论：利用迭代法得到的线性组合能够比较 的辐射掩模的标准 ， 频带利用率要高； 最后 ， 的 好的满足 Ｆ Ｃ 它 Ｃ 所要求的功率限制。 ３ 基于厄米特多项式脉冲的波形设计方法 ： ． ２ 频谱的形状要尽量平坦，其理想的频谱应当接近 Ｈ ｒ ｔ多项式的表达式为： ｅｍｉ ｅ 白噪声谱 ， 且幅值越低越好， 不至于对现有窄带无 线通信系统造成干扰。现有文献中提到的波形设 ｆ） １ ｆ＝ ｉ ＴＮ大致有以下几种。 ｔ￣ ３１ ．基于高斯脉冲的波形设计方法： （） ， １ ｅ ｐ ） ｘ（ ＂ （ｘ （ ｅｐ＿ ２ ｔ ｄ ＂ 高斯脉冲的表达式为 ： Ｈ ｒ ｔ多项式并不是正交的函数集 ，变形 ｅｍｉ ｅ ｆ１ （ ）：± ｅｐ（ ｘ 一 ） ２ｏ － √２ 的 Ｈ ｒ ｔ多项式定义为： ｅｍｉ ｅ 令 ｚａ／ 则脉冲函数变为 ： — ｚ ４
一种UWB脉冲发生器的设计与实现
愈 阶跃 时 实 际 上 ， 负载 Ｒ’ 能观 察 到 管 的 载流 子 寿 命 长愈 好 ， 在 上
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● 南京 邮 电大 学 无 线 通信 与 电磁 兼容 实验 室 范 琨 花 昀
一
种 ＵＷ Ｂ脉 冲 发 生 器 的 设 计 与 实 现
要 ：本 文重点讨论 了如何利 用阶跃恢复二极 管（Ｒ ） Ｓ Ｄ 来实现极窄脉冲 的产生 ，对这种脉冲发生器的原理 和 电路调试作 了具体的分析。通过电路的变 化最终得 到两种不 同的脉 冲。 Nhomakorabea１
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低 阻抗 短路 状 态 ； 向 ： 厦 ＝ ＇ 反 Ｃ 向ｃ ｌ ｎ
为高阻抗状 态。简化的脉冲串发生
器 电路 如 图 １ 示 。 率 为ｆ的激 励 所 频 信 号 使 阶 跃 管 正 向导 通 ，直 至二 极 管 的储 存 电荷释 放 完 为 止 ，脉冲 发 生器 的等 效 电路 如 图 ２所 示 。 此 时
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生 器在超 宽带 无线通 信系统 中占据着极 其重要 的地 位， Ｕ 是 ＷＢ系统 中的关 键 部 件 之一 。Ｕ ＷＢ通信 系 统 的超宽 带 特性 直 接 与 脉 冲发 生 器 的脉 冲形 状 相 关， 显然 ， 冲的持 续 时 间越 短 ， 冲 所 占据 的带 宽 脉 脉 就 越宽 。能 否 成 功 地 设 计 Ｕ ＷＢ 系 统 的 脉 冲 发 生 器 ， 系 到整 个 系统 的实 现 。 目前 ， 关 已有 人 对 产生
１ 引 言
Ｕ （ ＷＢ 超宽 带 ） 术 是 一种 采 用 超 带 宽微 弱 脉 技
但是 ， 准则对 Ｕ 该 ＷＢ脉 冲 的带 宽 和 幅 度有 了新 的
限制 。
冲信号进行通信的无线技术 ， 它不使用载波 ， 而是利 用基带 技术直 接传 送 信息 ， 因此 具有 数 据传 输 速 率 高（ １ ｂ／ ）发射信号的功率谱密度低、 达 ０ Ｍ ｉｓ、 ０ ｔ 对信 道衰落 不敏感 、 相关 通信 系统 复杂 度和费 用低 、 易 不 截取 、 能提供厘 米级 定位精 度等特 点 。 目前 ， 极 这种 窄脉冲主要用于通信系统的信号传输和雷达系统 的 目 标测距。因 Ｕ ＷＢ系统 的功耗低 ， 在结构上 比传 统的射频系统更 简单… ，０２年 ， 国联邦通信委 ２０ 美
好 地抑 制 了脉 冲尾部 的波动 ， 并使 用共面 波导 实现 。该 极 窄 高斯脉 冲 的脉 宽仅 为 ３０ ｓ且 有很好 的 ０ｐ， 咖
国对称性 。 一
一 技
一
关 键词 ： 超宽 带 系统 ； 高斯脉 冲发 生器 ； 面波导 共
中图分 类号 ： Ｎ ８ Ｔ ７４ 文献标 识码 ： Ａ
Ａ ｕ ｓａ ｌｅ Ｇｅ ｅ ａ ｏ ｏ Ｇａ ｓｉｎ Ｐｕ ｓ ｎ ｒ ｔ ｒ ｆ ｒ ＵＷ Ｂ ｐ ｉａ ｉｎ Ａｐ ｌ ｔｏ ｓ ｃ
ＣＨＥＮＧ ｎ 。Ｔ Ｆａ ｇ ＡＮＧ ｎ —ｘ Ｚｏ ｇ ｔ
（ ｏ ｅｅｏ ｌｃ ｏ ｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｌ ｔ ｎｃＳ ｉ ｃ ｎ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅｔ ｎｃ ｎ ｉ ｅｉ ， ｎｖ ｓ ｙｏ ｅ ｒ ｉ ｃｅ ｅａ ｄ ｌ Ｅ ｒ ｎ ｎ ｅ ｔ Ｅ ｃｏ ｎ Ｔ ｃｎ ｌｇ ｆ ｈ ａ Ｃ ｅ ｇｕ６ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ｅｈ ｏ ｙｏ ｉ ， ｈｎ ｄ １０ ４ ｈ ） ｏ Ｃｎ ｎ Ａ ｓ ａ ｔ Ａ ｎ ｗｕｔ ｉ ｂｎ （ ＷＢ ，ｏ ｂ ｔ ｃ ： ｅ ｌ ａ ｄ ａｄ Ｕ ） ｌｗ—ｃｍ ｌ ｉ ｎ ｔ ｃｖ ｒ ｄｏ ｅ ａ ｓ ａ ｕｓ ｅ ｅ— ｒ ｒ ｗ ｅ ｏ ｐｅ ｔ ａｄｓ ｐｒ ｏｅｙ ｉ ｕｓ ｎｐ ｌ ｇｎ ｒ ｘｙ ｅ ｅ ｄＧ ｉ ｅ
ａｏ ｓ ｉ ｒｏ ｕ ｅ ｔ ｒｉ ｎｔ ｄ ｃ ｄ．Ｔｈ ｕｓ ｅ ｐ ｌｅ—ｓ ａ ｉ ｇｎｅｗｏ ｋ ｅ ｌｙ ｎ ａ ｌ ｅ ｏ ｂ ｏ ｋ ｔ ｅ ｅ ｔ ｎ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｐ ｈ ｐ ｎ ｔ ｒ ｍｐｏ ｓａ ｍｐ ｉ ｒｔ ｌ ｃ ｈｅｒ ｆ ｃｉ ｖ ｎ ｕ — ｉ ｆ ｌ ｏ ｐｅ ｓｔ ｎ ｉｇ ｒ ｓ ｈｅｒ ｇ ｎ ．Ｔｈ ｉｃ ｉ ｉ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔ ｅｃ ｐａ ａ ｖ ｇ ｄｅ ｉ ｅ ｃｒ ｕ ｔ ｓｒ ａ ｉ ｄ ｏ ｏ ｌｎ ｒｗａ ｅ ｕｉ ．Ａｎ ｕ ｔａ—ｓ ｏ ｔＧａ ｓａ ｕ ｓ ｆ３ ０ ｚ ｈ ｌｒ ｈ ｒ ｕｓｉｎ ｐ ｌｅ ｏ ０ ｐ ｃ ｓ ｃ ｎ ｓ ｐ ｌｅ ｄ ｒ ｔ ｎ ｉ ｃ ｉｖ ｄ，ａ ｄ ｇ ｏ ｙ ｉｏ ｅ ｏ ｄ ｕ ｓ ｕ ａ ｉ ｓ ａ ｈ ｅ ｅ ｏ ｎ ｏ ｄ ｓ ｍｍｅｒ ａ ｅ ｎ ｄ ｍｏ ｓｒｔ ｄ ｔ ｈ ｓｂ ｅ ｅ ｎ ｔａｅ ． ｙ 。
员会 （ Ｃ 正 式 准许 Ｕ Ｆ Ｃ） ＷＢ技术 用 于 商业 用 途 。
与传 统 的无线 发射机 结构相 比 ，ＷＢ发 射 机 的 Ｕ
结构相对 比较简单 。它可以不包含功率放 大器 ， 而
用 一个 脉冲 发生器 替 代 ， 据要 求 产 生时 间 宽 度极 根
短 的窄脉 冲直 接激励 超宽 带天线进 行 辐射 。脉 冲发
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｌａ ｉｅａ ｄ（ ＷＢ ｙｔ Ｇ ｕｓ ｎｐ ｌ ｅ ｅａ ｒ ｃｐａ ａ ｗ ｖｇ ｉ ｙｗ ｒ ｓ ｕ ｄｂ ｎ Ｕ ）ｓｓ ｍ； ａｓｉ ｕｓ ｇｎｒｔ ； ｏ ｌ ｒ ａ ｅｕｄ ｒ ｔ ｗ ｅ ａ ｅ ｏ ｎ ｅ
信， 因此 该技术 用 于短距 离无线 网络连 接前景广 阔 。
程 方 ， 宗熙 唐
（ 电子科技大学 电子工程学院 ， 成都 ６０ ５ ） １０ ４
摘
要 ： 出 了一种新 型 的用 于超 宽 带 系统 的 高斯 脉 冲发 生 器。该 脉 冲发 生 器采 用 阶跃 恢 复二 极 提
管， 结构简单 ， 易于实现。电路 中加入一个放大器， 且 以便 阻止反射波对 阶跃恢复二极 管的影响， 较
Ｕ ＷＢ脉 冲给予 了关 注 。
由于 Ｕ ＷＢ技术耗 电量极低 ， 且能进行高速数据通
￥ 收稿 日期 ：０ ６—１ — ０ 修 回 日期 ：０ ７— ４—０ ２０ １ ２； ２０ ０ ５
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维普资讯
第４ ７卷 第 ４期 ２０ ０７年 ８月
维普资讯
第４ ７卷 第 ４期 ２０ ０ ７年 ８月 文章编 号 ：０ １— ９ Ｘ（０７）４— １９— ３ １０ ８３ ２０ ０ ０５ ０
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ４ １４ ． Ｕ ＷＢ系统 的高斯脉冲发 生器
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