高速UWB-IR通信系統(tǒng)中TX射頻系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、超寬帶無線通信(Ultra-Wideband:UWB)技術是一種新型短距離無線通信技術,憑借其極高的數(shù)據(jù)傳輸速率、較少的功率消耗、極高的精度定位以及強大的抗多徑干擾等優(yōu)點,已成為當今無線通信領域研究和開發(fā)的一個熱點。其中超寬帶發(fā)射技術是通信系統(tǒng)中的一個重點和難點,它的性能優(yōu)劣將直接影響系統(tǒng)通信的距離、信號的抗干擾能力以及接收機的復雜度和靈敏度。因此,本文將對發(fā)射系統(tǒng)中超寬帶信號的產(chǎn)生技術與實現(xiàn)做重點的分析與研究。
　　目前,國際上

2、主要的UWB信號設計方案可分為基帶窄脈沖型(包括脈沖無線點IR.- UWB和直接序列擴頻DS-UWB)和調制載波型OFDM-UWB倆種。由于OFDM-UWB采用跳頻方式,信號峰平比較高,容易對其它無線設備產(chǎn)生強干擾,而且電路結構復雜,實現(xiàn)成本較高;而基帶脈沖無線電(IR-UWB)在通信系統(tǒng)可以提供大的數(shù)據(jù)傳輸帶寬,并具有極低的功率譜密度,低的系統(tǒng)復雜度以及低成本的優(yōu)勢。因此,本文不考慮OFDM-UWB方案設計,只對窄帶脈沖IR-UWB方

3、案進行重點設計和研究。
　　本論文工作霞點及突出特點在于結合傳統(tǒng)IR.-UWB設計思想,采用一種基于負阻特性的原理,以微波器件EFT}乍為振蕩源,利用類似高斯窗函數(shù)的基帶碼元信號作為觸發(fā)信號來實現(xiàn)電路的猝歇振蕩,從而產(chǎn)生類似高斯窗調制載波的UWB脈沖信號。與傳統(tǒng)的極窄脈沖UWB信號相比,該系統(tǒng)除了繼承傳統(tǒng)基帶窄脈沖設計的一般優(yōu)點外,還可以有效地避免通信系統(tǒng)間相互的干擾,頻譜資源共享的靈活性更高,頻譜資源的利用率更高。同時,該電路不

4、需要常規(guī)的混頻器、本地振蕩器(L0),既降低了電路的結構復雜度,又避免了載波頻譜的泄露。然而,由于UWB信號的發(fā)射功率強度有限,不能穩(wěn)定地滿足遠距離通信和抵抗各種突發(fā)脈沖信號的干擾等情況。為了實現(xiàn)有效、可靠、穩(wěn)定的通信和某些特殊場合的應用,在UWB信號滿足FCC關于輻射掩蔽規(guī)定的前提下,本文對超寬帶功率放大器(PA)也進行了深入的分析與研究。針對系統(tǒng)指標要求和應用環(huán)境交互,給出倆種設計方案:一種是基于MESEFT寬帶功率放大器的設計。該

5、設計方法采用小信號系統(tǒng)模型和負反饋電路結構,利用器件的高增益特性進行相關系統(tǒng)的設計。該電路具有穩(wěn)定性高、設計靈活性高、可伸縮性強等優(yōu)點;另一種是基子MMIC寬帶功率放大器的設計。采用內匹配電路,具有增益高、集成度高、寄生特性較低、可靠性高和可操作性好等優(yōu)點。
　　通過構建傳碼率為IOOMbps的PPM-uWB和OOK-PPM通信系統(tǒng),進行室內短距離UWB信號發(fā)射實驗測試,最后,成功地實現(xiàn)了高速(IOOMbps) UWB系統(tǒng)TX射頻