超宽带引信技术
UWB超宽带
UWB超宽带什么是UWB超宽带？UWB（Ultra-WideBand）超宽带是一种通过在超宽频带范围内传输数据的无线通信技术。
它基于短脉冲信号，能够在极短的时间内传输大量数据。
UWB超宽带技术在无线通信领域具有广泛应用，包括室内定位、物体追踪、雷达和无线传感器网络等。
UWB超宽带的特点1.宽频带范围： UWB超宽带技术的一项主要特点是其宽频带范围。
通常，UWB的频带范围从几百兆赫兹（MHz）到几千兆赫兹（GHz），因此能够支持高速数据传输和较长的传输距离。
2.低功率： UWB超宽带技术在传输数据时使用低功率，这使得它可以在不干扰其他无线设备的情况下工作。
3.高精度定位： UWB超宽带技术可以实现高精度的室内定位。
由于UWB信号能够穿透墙壁和障碍物，因此可以在室内环境中实现准确的物体定位。
4.抗多径干扰：多径干扰是指由于信号在传播过程中碰撞、反射和折射等原因导致信号传输路径的多样性。
UWB超宽带技术通过使用信号的多径特性来抵消多径干扰，提高信号传输的可靠性。
UWB超宽带的应用1. 室内定位UWB超宽带技术在室内定位方面具有特殊优势。
通过将UWB设备部署在建筑物内部，可以实现对人员和物体的高精度定位。
这在商场、医院和仓库等场所可以提供实时的位置信息，便于管理和安全监控。
2. 物体追踪利用UWB超宽带技术，可以实现对物体的追踪。
通过将UWB标签附着在物体上，可以准确追踪其位置和运动轨迹。
这在物流管理、仓库管理和供应链领域具有广泛应用。
3. 雷达应用UWB超宽带技术在雷达领域也得到了广泛应用。
与传统雷达相比，UWB雷达具有更高的分辨率和更好的目标检测能力。
它可以在不同的天气和环境条件下提供高质量的目标识别和跟踪。
4. 无线传感器网络UWB超宽带技术在无线传感器网络中起到重要作用。
通过使用UWB传感器，可以实现对环境参数（如温度、湿度和压力等）进行高精度和实时的测量。
这在工业自动化、环境监测和智能家居等领域有着广泛的应用前景。
超宽带通信的信号处理技术
超宽带通信的信号处理技术在当今信息高速发展的时代，通信技术的不断革新为人们的生活带来了翻天覆地的变化。
超宽带通信作为一种新兴的短距离高速无线通信技术，凭借其独特的优势，在诸多领域展现出了广阔的应用前景。
而在超宽带通信系统中，信号处理技术则是实现其高性能、高可靠性的关键所在。
超宽带通信技术是指具有极大带宽、极低功率谱密度的无线通信技术。
它与传统的窄带通信技术有着显著的区别。
超宽带信号的带宽通常在数 GHz 以上，这使得其在短距离内能够实现高速的数据传输，并且具有良好的穿透能力和抗多径衰落性能。
然而，要充分发挥超宽带通信的这些优势，离不开先进的信号处理技术。
在超宽带通信中，信号的产生和调制是首先需要关注的环节。
常用的超宽带信号产生方法包括脉冲位置调制（PPM）和脉冲幅度调制（PAM）等。
以脉冲位置调制为例，通过改变脉冲在时间轴上的位置来传递信息，这种方式简单直观，但对时间精度要求较高。
而脉冲幅度调制则是通过改变脉冲的幅度来表示不同的信息，相对来说实现难度稍大，但在某些场景下能够提供更好的性能。
信号接收和检测是超宽带通信信号处理的核心部分。
由于超宽带信号在传输过程中会受到多径衰落、噪声干扰等因素的影响，接收端需要采用有效的检测算法来准确恢复出原始信息。
常见的检测算法有匹配滤波检测、能量检测和相关检测等。
匹配滤波检测是一种理论上最优的检测方法，但实现复杂度较高；能量检测则相对简单，但性能稍逊；相关检测在一定程度上兼顾了性能和复杂度，是实际应用中较为常用的方法。
多径衰落是超宽带通信面临的一个重要挑战。
由于信号的带宽很宽，不同频率成分在传输过程中的衰落情况不同，导致接收信号出现严重的失真。
为了对抗多径衰落，分集接收技术被广泛应用。
分集接收通过在接收端采用多个天线或者在时间上进行多次接收，获取多个独立衰落的信号副本，然后通过合并这些副本，有效地提高了接收信号的质量。
常见的分集合并技术有选择合并、最大比合并和等增益合并等。
超宽带(UWB)无线通信技术介绍
从时域上讲，超宽带系统有别于传统的通信系统。一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制，而UWB是利用起、落点的时域脉冲（几十纳秒）直接实现调制，超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行，而且以这一过程中所持续的时间，来决定带宽所占据的频率范围。
3.1 UWB与IEEE802.11a
IEEE802.11a是IEEE最初制定的一个无线局域网标准之一，它主要用来解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，工作在5GHzU-NII频带，物理层速率54Mbps，传输层速率25Mbps。采用正交频分复用（OFDM）扩频技术；可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口，支持语音、数据、图像业务。IEEE802.11a用作无线局域网时的通信距离可以达到100m，而UWB只能在10m以内的范围通信。根据英特尔照FCC的规定而进行的演示结果显示，对于10m以内的距离，UWB可以发挥出高达数百Mbps的传输性能，但是在20m处反倒是IEEE802.11a/b的无线局域网网设备更好一些。因此在目前UWB发射功率受限的情况下，UWB只能用于10m以内的高速数据通信，而10m到100m的无线局域网通信，还需要由802.11来完成，当然与UWB相比，802.11的功耗大，传输速率低。
3.2 UWB与Bluetooth
自从2002年2月14日，FCC批准UWB用于民用无线通信以来，就不断有人将UWB评论为蓝牙（Bluetooth）的杀手，因为从性能价格比上看，Bluetooth是现有无线通信方式中最接近UWB的，但是从目前的情况看UWB不会取代Bluetooth。首先从应用领域来看，Bluetooth工作在无须申请的2.4GHz ISM频段上，主要用来连接打印机、笔记本电脑等办公设备。它的通信速率通常在1Mbps以下，通信距离可以达到10m以上。而UWB的通信速率在几百Mbps，通信距离仅有几米，因此二者的应用领域不尽相同。其次，从技术上看，经过多年的发展，Bluetooth已经具有较完善的通信协议。Bluetooth的核心协议包括物理层协议和链路接入协议，链路管理协议及服务发展协议等等，而UWB的工业实用协议还在制定中。还有，Bluetooth是一种短距离无线连接技术标准的代称，蓝牙的实质内容就是要建立通用的无线电空中接口及其控制软件的公开标准，从这方面讲，UWB可以看作是采用一种特殊无线电波来高速传送数据的通信方式，严格地讲，它不能构成一个完整的通信协议或标准。考虑到UWB高速、低功耗的特点，也许在下一代Bluetooth标准中，UWB可能被用做物理层的通信方式。最后，从市场角度分析，蓝牙产品已经成熟并得到推广和使用，而UWB的研究还处在起步阶段。基于以上原因，在未来的几年内，UWB和Bluetooth更有可能既是竞争对手，又是合作朋友。
超宽带技术(UWB)概述
UWB的特点
2、信道容量大，传输速率高
➢ 香农信道容量公式
C
W
log2 (1
S N
)
(b / s)
➢ 超宽带信号占有数百兆赫兹（MHz）甚至几吉赫兹
（GHz）带宽，理论上可以提供极高的信道容量，达
到Gbps以上的传输速率，或者在很低的信噪比下，
以一定的传输速率实现可靠传输。假定一个超宽带信
号使用7GHz带宽，当信噪比S/N低至-10dB时，超宽 带可以提供的信道容量为C=7G×log2（1+0.1）≈ 0.963Gbps，接近1Gbps。
• 时隔这么多年后，在最近七八年中其它先 进的无线技术如蓝牙技术、WiFi、WiMAX 都先后面世，UWB为什么会重出江湖并引 起如此密切的关注呢？
UWB：由来
• UWB技术特点与时代需求的结合
– 随着网络技术的发展，网络信息传输从以文字 为主过渡到以多媒体信息为主，因此对带宽的 要求就比较高；
– 从技术层面来说，可靠地传输视频图像所需的 数据传输速度超过了蓝牙与WiFi的能力；
➢ 例如基于UWB技术的无线USB 2.0，可取代有线USB, 实现PC之间及消费类电子设备（电视、数码相机、 DVD播放器、MP3等）之间的无线数据互连与通信。
➢ 无线个域网(WPAN) 、高速智能无线局域网、智能交 通系统，公路信息服务系统，汽车检测系统，舰船、 飞机内部通信系统，楼内通信系统、室内宽带蜂窝电 话，战术组网电台，非视距超宽带电台，战术/战略 通信电台，保密无线宽带因特网接入等等
非正弦波形传输
传统无线发射信号
UWB发射信号
Signal1
Signal2
时域共享
Signal1
Signal2
超宽带雷达技术在空空导弹引信中的应用前景
离 较短 、 动 速度较 慢 的 目标 。 运
２ 空空导弹无线电近炸引信
根据 空 中 目标 与空 空 导 弹引
Hale Waihona Puke 辨率。 超短 程探测 能力 由于 距 离 短 ，当 目标 的反 射 信 号 到 达 普 通
的连续 波 雷达 接 收机 时 ，发 射 脉
信 的空 间物 理 场 的性 质来 分 ，目 前 的空空 导 弹近 炸 引信 分 为无 线
的干扰 。系统所 具有 的编码 电路 ，
宽带 雷 达 发 射 窄 脉 冲来 实 现 的。
其精度能达到厘米量级。雷达的 空 间分辨 率正 比于 雷达 的脉 冲 宽
度 ，即 ｄ＝ｒ／， 中 ，ｄ为 分辨 ｃ２ 其 率 ，ｒ为 脉宽 ，ｃ为光 速 。脉 宽 为
１０ｐ 时对应 着 １５ｃ 的距 离分 ０ ｓ ． ｍ
空 空导弹 导 弹 引信
达 的特性 ，并探 讨 了它在 空空 导弹 引信 中的应 用前 景 。 关键 词 ：超宽 带雷 达
超宽带 （ 冲击 ） 雷达 是 一 种 目 前 国 内外 正 在 研 究 的 新 型 雷 达 。
很 容易造 成 雷达 阻塞 。超 宽 带 雷
比扩 频 雷 达更 具 有 优 势 。由于该
Ｂｆ ｌ’ 的信 号 ｕａ ＇ ｏ提供 锁定 ” 目标 。将 其 给发射导 弹的 飞机及时 传输 传感器 数 据的能力进 一步扩展 ，Ｎ Ｐ一３ Ｃ有 望在 “ 朱丽叶试 验” 中提供 有 限的指挥 控制 能力 。计 划 要 求 试 验 飞 机 能 在 ７—
二人 联合 服务工作站是“ 国陆军 美
窄带雷达 ， 只要将 干扰信号 的能
量集 中在 它所 对 应 的 波段 上 ，就
收稿 日期 ： １２ １ ３ ２０ —０ —２ ３
超宽带通信技术的发展及应用
超宽带通信技术的发展及应用在当今科技飞速发展的时代，人们对于网络传输速率和通信技术的要求也越来越高。
在这样的背景下，超宽带通信技术应运而生。
超宽带通信技术指一种能够以超过传统无线电通信的速度，进行短距离、大带宽、无线或近距离有线通信的技术。
超宽带通信技术的发展历史可以追溯到上世纪90年代，当时美国国防部的高级研究计划局(DARPA)开始推进联邦通信委员会（FCC）授权使用一段被称为UWB的频谱，从而使得超宽带通信技术的研究步入正规轨道。
自此以后，超宽带通信技术得到了广泛的应用和发展，涉及到生物医学、消费电子、航空航天、定位和雷达等领域。
超宽带通信技术的发展和应用离不开研究和探索。
在早期的研究中，人们主要关注超宽带通信技术在雷达定位方面的应用，比如说在战争中的使用。
而现在，人们已经将超宽带通信技术应用到了更多的领域，比如说医学领域、无线通信领域、汽车智能驾驶领域等等。
在医学领域中，超宽带通信技术被用于无线生物传感器和健康监测设备中。
这些设备可以实时监测患者体内的生理信息，并将这些信息通过无线通讯传回医院，让医生及时地了解患者的身体状况。
在无线通信领域中，超宽带技术可以提供高速高密度无线网络，以满足人们日益增长的网络需求。
在汽车智能驾驶领域中，超宽带技术可以用于汽车间通讯和车辆的自动驾驶，提高道路安全性。
当然，超宽带通信技术的发展还面临着一些困难和挑战。
首先，超宽带通信技术在无线通讯方面还没有完全替代传统无线通讯技术。
其次，由于超宽带通信技术涉及到很多不同的频段和技术标准，因此其应用范围和设备兼容性也面临着一定的限制。
尽管存在一些困难和挑战，但超宽带通信技术仍然具有广泛的应用前景。
随着人们对于传输速率和通信技术的需求越来越高，超宽带通信技术将会持续发展和完善，创造更多的丰富应用和创新。
超宽带通信技术的原理及应用
超宽带通信技术的原理及应用超宽带通信技术是近年来备受关注的一个新兴领域，其在宽带信号传输、雷达成像、人体检测等领域具有广泛应用。
本文将就超宽带通信技术的原理和应用做一简要介绍。
超宽带通信技术的原理超宽带(UWB)是一种新型通信技术，其发送信号的带宽占总带宽的很大一部分。
它采用较短的脉冲持续时间和高峰值功率的脉冲信号进行通信。
UWB系统在发送端以非常高的速率发送序列信号，接收端对这些信号进行解码，就能得到准确的通信信息。
超宽带信号主要基于时间域的传输，并且有较强的穿透性和抗干扰性。
它的频谱分布非常宽，采用了大量的频率资源，这样可以减少信号在传输过程中的主要障碍。
此外，UWB技术可以在很短的时间内传输大量信息，而且不容易受到干扰，提高了通信的效率和质量。
超宽带通信技术的应用随着社会的不断发展，各行各业都对超宽带通信技术有了更多的应用。
下面将对其主要应用进行介绍。
1.宽带信号传输：广播电视和互联网是超宽带技术的主要应用之一，尤其是在实时视频传输、视频会议和流媒体通信方面，可以完全满足传输带宽的需求。
2.无线雷达：超宽带雷达具有高分辨率和低功率消耗的特点，而且不需要大型的天线系统，所以在军事和民用雷达系统中有着广泛的应用。
3.人体检测：超宽带技术在医疗设备和消防安全方面应用也非常广泛。
在行人定位、人体成像、无线监护设备和自适应消防系统的检测方面，超宽带技术可以实现非常准确和高效的检测。
4.车联网：超宽带技术在车联网中发挥着越来越重要的作用。
它可以轻松地传输大量的车辆信息，可以对车速、加速度和车辆位置等信息进行实时监测和传输。
总结随着技术的不断发展，超宽带技术在各个领域都有广泛的应用。
它不仅可以在高速和大容量的信息传输方面发挥作用，还可以在其他领域实现高效快速的数据传输和检测。
超宽带技术的发展将会更加成熟，它给我们的生活带来无限便利和惬意。
通信电子中的超宽带技术
通信电子中的超宽带技术超宽带技术是指用于传输和接收数据的一种无线通信技术。
它的运作原理是通过一种高频率的电磁信号来传输数据。
这种频率通常在几百兆赫兹或更高，在数据传输方面，其速度相当高。
超宽带技术可以应用于众多的领域，如汽车电子、电视、无线网络和GPS等。
在通信电子中，超宽带技术有很多优点，其中之一是其宽带性。
超宽带技术具有超高的频带宽度，这就意味着它可以在非常短的时间内传输大量的数据。
这正是当今移动设备和家庭娱乐的一大需求，因此它在近几年发展得非常迅速。
在无线通信和雷达方面，超宽带技术也具有很大的优势。
首先，它可以减少对于频率的使用。
而对于无线通信和雷达设备而言，这是非常重要的一点。
因为频率是公共频谱资源之一，因此无线通信和雷达设备的频率分配是很明显的，而这就意味着需要更有效地使用这些频率以便保证无要义的用户也能够受益，这就要求技术越来越高效。
在医疗设备方面，超宽带技术也有许多的应用。
假如医生在他们的医疗设备中使用超宽带技术，它们就可以用来监控患者的脉搏、心电图和呼吸等，而这些数据可以通过无线交互传递到医院的中央控制台。
由于超宽带技术的高频波可以穿透衣物和灰尘等物体，因此医生无需进入病房就可以轻松地获得数据。
这就可以避免交叉感染，并确保医生的安全。
在实际使用超宽带技术时，还存在一些挑战。
例如，它的使用范围和信号传输距离可能会受到限制。
另一个挑战是如何解决与其他环境中的无线设备的干扰。
如果两个随机无线电设备在相同波段上进行通信，就会产生共存干扰，这就可能会导致数据传输中断。
然而，超宽带技术的发展仍在不断推进。
它目前已应用于很多领域，并有望在未来进一步发展和应用。
例如，超宽带技术可以应用于警方和军方行动中，可以利用无线超宽带传感器来监控未知的区域。
这种传感器可以在隐蔽地域过程中向基地站提供环境数据。
为了保证这些数据的安全性，嵌入其中的传感器还需要被加密，因此安全性对于这些设备来说也是非常重要的一项措施。
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对于超宽带雷达其分辨率与带宽的关系如下：
，’
ＡＲ＝二
２曰
当Ｂ＝４００舭时，ｚｋＲ＝３７．５ｃｍ
当Ｂ＝３６００舰时。
ＡＲ＝４．１７ｃｍ
４）强穿透能力
超宽带引信发射信号的超宽频带使之具有对树叶、土地、混凝土、水面等介质的强穿透能力，可探测丛林、地下和水中的目标，可用于地雷、鱼雷和丛林作战的近炸引信，也可用来探测地雷。
烟、雾、云层、灰尘，下雨对超宽带引信影响很小如图１、２所示。
同时，可采用低波段超宽带引信探测隐蔽在树林、植被中的目标，与窄带无线电引信不同的是采用低波段超宽带，不但具备了低波段无限电信号的穿透性，而且具有了高的分辨率。
同时，可探测覆盖（如伪装网中）在介质里面的目标。
而对窄带无线电引信，它没法区分分层目标。
２图１超宽带信号在雾中的损耗随频率的变化曲线
图２超宽带信号在雨中的损耗随频率的变化曲线
图３超宽带信号穿透植被示意图
５）低功耗
超宽带引信发射的窄脉冲幅度较低，宽度极窄，其脉冲重复频率通常为１～２兆赫，所以其占空比也比较低，也就是说在每个重复周期内，引信只在很小的一个时间间隔里发射幅度较低的窄脉冲信号，故平均功率很小，功耗很低。
６）小体积
现代电子技术的发展使超宽带引信可以只用少量普通电子元器件组成。
其天线尺寸在合理要求其中心频率和带宽情况下可以做得很小，能够做得与常规弹药共形。
７）低成本
由于超宽带引信只用少量电子元器件，天线也可采用较简单的结构形成，所以其成本较低，完全有可能做到不高于传统的无线电引信的生产成本。
８）识别能力强
普通无线电引信发射的正弦波高频信号照射目标后，其回波仍是正弦波，只是其幅度、频率和相位发生了变化。
但冲激引信发射的窄脉冲照射目标后，其回波为目标的冲激响应，包含了目标的丰富信息，可以利用这个冲激响应对目标进行识别。
现在已发展了多种基于目标冲激响应进行目标识别的理论和算法，为进一步发展具有目标识别能力的高性能冲激引信提供了良好的基础。
９、具有很强的互相抗干扰能力
由于采用超宽带编码、相关接收技术，多个无线电引信可同时工作，而互不影响，这在导弹子弹等应用中是必须的。
３超宽带引信的基本原理
超宽带近炸引信采用超宽带动目标检测技术作为实现的基本原理。
具体如下：
３．１超宽带雷达的多卜勒效应
在窄带雷达中，由于脉冲宽度很宽，目标只有一个散射中心，一般都等效为点目标。
雷达发射信号为窄带信号，其信号模型可用复数信号模型，故发射信号可表示为：
ｓ（ｔ）＝ＲｅｂＯ弘如一ｊ（１）“Ｏ）为调制信号的复包络，ｗｏ为发射频率。
如果目标是固定不动的，从该目标来的反射回波
３
图８引信时序示意图
从以上可以看出，引信的炸高主要由波门的位置决定，而与落角、目标的速度、地面的反射情况无关。
所以超宽带引信的炸高一致性特别好。
４超宽带引信的关键技术
４．１超宽带信号的产生技术
发射的窄脉冲一般有三种：
Ｉ）窄的视频脉冲
采用这种信号的引信一般又称为冲激雷达引信。
这种引信发射机的效率比较低，一般适合于炮弹等的近炸引信。
２）单周期高斯信号
采用特殊的脉冲产生技术及超宽带天线技术可产生和辐射单周期高斯信号。
它是一种比较理想的超宽带信号，己广泛应用于超宽带引信、通信等领域种。
８３）多周期正弦信号
图９单周期高斯信号及频谱
图１２引信炸高３ｍ对水面作用效果
图１３炸高３ｍ的引信在下雨天作用效果
图１４引信对土墙的作用效果
图１５高速打靶引信启动瞬间
引信对铁丝网的作用效果
引信对雪地及沙漠效果图
６结论
超宽带近炸引信在国际上是一种新体制的引信，有很大的发展潜力和应用空间。
通过几年的努１２。