UWB关键技术及其应用探究.doc

UWB 关键技术及其应用探究李扬鹤壁职业技术学院河南鹤壁 458030 摘要:文章阐述了UWB技术的定义及特点,描述了影响UWB通信质量的几种关键技术,最后探讨了UWB的应用场合。关键词:UWB;载波;脉冲;调制技术在无线技术日新月异的今天,人们不必再为网络设备之间复杂的线缆连接烦恼,因为一种能够统一的连接消费类多媒体电子产品的无线技术应运而生,它就是—— UWB (UltraWideBand)。UWB 技术是一种广泛应用于传感网络和短距离无线接入网的现代通信技术。 UWB 技术以其高速率、低成本、低功耗的优点打入市场,得到广泛关注。 技术简述 UWB 定义超宽带(UWB) 技术始于 20世纪 60年代兴起的脉冲通信技术, 是一种无载波通信技术, 又称为基带通信、无载波通信, 利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号, UWB 能在 10米左右的范围内实现数百 Mbit /s 至数 Gbit /s 的数据传输速率。主要用于军用雷达、定位和通信系统中。 UWB 特点(1) 系统结构的实现比较简单 UWB 不使用载波,它通过发送纳秒级脉冲来传输数据信号。在发射端, UWB 发射器直接用脉冲激励天线,可采用非常低廉的宽带发射器。在接收端, UWB 接收机不需要中频处理。因此, UWB 系统结构的实现比较简单。(2) 传输速率高 UWB 以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输,在 10m的传输范围内,信号传输速率可达 500Mbit /s。(3)功耗低 UWB 系统使用间歇的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在 ~1. 5ns 之间,有很低的占空因数,因此系统功耗很低,在高速通信时系统的耗电量仅为几百微瓦至几毫瓦。(4)保密性强 UWB 保密性表现在两方面。一方面是采用跳时扩频,接收机只有已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。(5)多径分辨能力强 UWB 由于其极高的工作频率和极低的占空比而具有很高的分辨率。窄脉冲的多径信号在时间上不易重叠,很容易分离出多径分量。所以能充分利用发射信号的能量。实验表明对常规无线电信号多径衰落深达 10~30dB 的多径环境。 UWB 信号的衰落最多不到 5dB 。(6)定位精确冲激脉冲具有很高的定位精度和穿透能力,采用超宽带无线电通信很容易将定位与通信合一在室内和地下进行精确定位。(7)造价低在工程实现上, UWB 比其他无线电技术要简单得多,可全数字化实现。 UWB 只需以一种数学方式产生脉冲,并对脉冲产生调制,而这些电路都可以被集成到一个芯片上,大大减小系统的复杂性,降低设备成本。 关键技术 脉冲信号的产生产生脉冲宽度为纳秒级(10-9s) 的信号源是 UWB 技术的前提条件,单个无载波窄脉冲信号有两个特点:一是激励信号的波形为具有陡峭前后沿的单个短脉冲, 二是激励信号包括从直流到微波的很宽的频谱。目前产生脉冲源的两类方法为: 光电方法,基本原理是利用光导开关的陡峭上升/下降沿获得脉冲信号。由激光脉冲信号激发得到的脉冲宽度可达到皮秒(10-12s) 量级。电子方法,基本原理是利用晶体管 PN结反向加电,在雪崩状态的导通瞬间获得陡峭上升沿,整形后获得极短脉冲,是目前应用