UWB系统的关键技术
UWB的名称来源于可在非常宽的带宽,即超宽带的带宽上传输信号。所谓超宽带的带宽,按美国联邦通信委员会(FCC)的定义,即是:比中心频率高25%或者是大于1.5 GHz的带宽。举个例子来说,对于一个中心频率在4 GHz的信号将跨越从3.5 GHz(或更低)至4.5GHz(或更高)的范围才能称得上是一个UWB信号。UWB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,脉冲串的调制方法,适用于UWB有效的天线设计方法及接收机的设计方法等。
1 UWB脉冲信号的产生
从本质上讲,产生极短脉冲宽度(ns级)的信号源是研究UWB技术基本的前提条件,例如单个无载波窄脉冲信号,有两个突出的特点:一是激励信号的波形为具有陡峭前沿的单个短脉冲;二是激励信号包括很宽的频谱,从直流(DC)到微波波段。目前产生脉冲源的方法有两类:
(1)光电方法,基本原理是利用光导开关导通瞬间的陡峭上升沿获得脉冲信号。由于作为激发源的激光脉冲信号可以有很陡的前沿,所以得到的脉冲宽度可达到ps(10-12)量级。另外,由于光导开关是采用集成方法制成的,可以获得很好的一致性,因此是最有发展前景的一种方法。
(2)电子方法,基本原理是对半导体PN结反向加电,使其达到雪崩状态,并在导通的瞬间,取陡峭的上升沿作为脉冲信号。这种方案目前应用得最广泛,缺点是:由于采用电脉冲信号作为触发,其前沿较宽,触发精度受到限制,特别是在要求精确控制脉冲发生时间的场合,达不到控制的精度。另外,由于受晶体管耐压特性的限制,这种方法一般只能产生几十伏到上百伏的脉冲,当然,脉冲宽度还可以达1 ns以下。典型的UWB脉冲信号时域波形和频域波形。
冲激脉冲通常采用高斯单周期脉冲,宽度在ns级,具有很宽的频谱。实际通信中使用的是一长串的脉冲,由于时域中的信号有重复周期性,将会造成频谱离散化,对传统无线电设备和信号产生干扰,需要通过适当的信号调整来降低这种干扰的影响。
超宽带(UWB)时域信号较窄,使得时间分辨率增强,接收多径反射延时信号与直达信号的时间差一般大于脉冲宽度,因此,信号在时域上是可分离的,因此系统可快速提取出直达信号,实现精确定位。
EHIGH恒高UWB定位系统精度高达10cm,还具备高动态、高容量、低功耗等优点,可用于人员、物资的精确定位,实现安全管控。主要应用场景包括:隧道、监狱、化工、工厂、煤矿、工地、电厂、养老、展馆、整车、机房、机场等
美国联邦通信委员会FCC定义的超宽带(UWB)信号是相对带宽(信号带宽和中心频率之比)大于0.2,或在传输时刻绝对带宽不小于500MHz的信号,工作频率范围为3.1GHz~10.6GHz(免授权频段)。 关注下 联睿电子科技