uwb天線的簡(jiǎn)介

1、超寬帶及其應(yīng)用超寬帶及其應(yīng)用超寬帶技術(shù)的最初形式為脈沖無(wú)線通信，起源于20世紀(jì)40年代，從其出現(xiàn)到20世紀(jì)90年代之前，UWB技術(shù)主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)和低截獲率、低偵側(cè)率等通信設(shè)備中使用。近年來(lái)，隨著微電子器件的技術(shù)和工藝的提高，UWB技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于民用領(lǐng)域。超寬帶通信是一種不用載波，而通過(guò)對(duì)具有很陡上升和下降時(shí)間的脈沖進(jìn)行調(diào)制(通常，脈沖寬度在0.201.5ns之間)的一種通信，也稱為脈沖無(wú)線電(ImpulseRadio).時(shí)域(T

2、imeDomain)或無(wú)載波(CarrierFree)通信。它具有GHz量級(jí)的帶寬，并因其發(fā)射能量相當(dāng)小，因此可能在不占用現(xiàn)在已經(jīng)擁擠不堪頻率資源的情況下帶來(lái)一種全新的語(yǔ)音及數(shù)據(jù)通信方式。超寬帶要求相對(duì)帶寬[4]比高出20%或者絕對(duì)帶寬大于0.5GHz，其傳輸速率可超過(guò)100Mbps，具有這樣特性的系統(tǒng)稱為UWB系統(tǒng)。圖1.1超寬帶頻譜圖UWB由于占有帶寬達(dá)到數(shù)GHz，即使傳送路徑特性良好也會(huì)產(chǎn)生失真，但其具有以下的優(yōu)點(diǎn)，使得UWB仍然

3、倍受重視。1、抗干擾性能強(qiáng)：UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時(shí)將信號(hào)能量還原出來(lái)，在解擴(kuò)過(guò)程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益，因此，在同等碼速條件下，UWB具有更強(qiáng)的抗干擾性。2、傳輸速率高：UWB的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbps到幾百M(fèi)bps.3、帶寬極寬：UWB使用的帶寬在1GHz以上。超寬帶系統(tǒng)容量大，并目可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干

4、擾。4、消耗電能?。和ǔＧ闆r下，尤線通信系統(tǒng)在通信時(shí)需要聯(lián)系發(fā)剔載波，因此，要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬時(shí)脈沖電波，則只在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能小。5、保密性好：UWB保密性能表現(xiàn)在兩方面:一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有己知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù):另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無(wú)法接收。6、發(fā)送功率非常?。篣WB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設(shè)備可以用小于Imw的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信

5、。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)系統(tǒng)電源的工作時(shí)間。況且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對(duì)人體的影響也會(huì)很小。這樣，UWB的應(yīng)用面就廣。7、定位精度高：信號(hào)的定位精度與其帶寬直接相關(guān)，UWB信號(hào)的帶寬一般在500MHz以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出一般的無(wú)線通信信號(hào)，因此，其所能實(shí)現(xiàn)的定位精度也很高。基帶窄脈沖形式的信號(hào)，因?yàn)槠鋷捦ǔＴ跀?shù)GHz，所以其定位精度更是可以高達(dá)厘米量級(jí)。而且，它把多路徑的時(shí)延分解到Ins以下，這樣就能充分抑制多路徑衰落的影響：利用高的路徑分

6、解能力，可用UWB實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的高速高質(zhì)變得很復(fù)雜，因此超寬帶天線也就有了不同于傳統(tǒng)窄帶、寬帶天線的一些技術(shù)特點(diǎn)，主要表現(xiàn)如下：1、在工作帶寬內(nèi)要保證UWB天線具有很好的匹配阻抗，這要求UWB天線在整個(gè)工作頻帶內(nèi)駐波電壓比低而平穩(wěn)。駐波電壓比（VSWR）是衡量天線輸入輸出之間阻抗匹配額的參數(shù)，要求在工作帶寬內(nèi)，駐波電壓比越小越好，既要求天線的反射波很小。同時(shí)，在UWB脈沖源輸出端安裝一個(gè)隔離器，以減小天線反射波對(duì)脈沖源的影響。2、要使輻射的

7、極窄脈沖波形盡量不失真，盡量減小頻率色散和空間色散，這就要求UWB天線在整個(gè)工作頻帶內(nèi)相位中心不變。相位中心的變化可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)射脈沖失真和接收機(jī)的性能變壞。圖1.2對(duì)數(shù)周期天線（左上）發(fā)出色散電磁波（右上）橢圓偶極子UWB天線（左下）發(fā)出非色散電磁波（右下）3、在工作帶寬內(nèi)天線要保證具有高而穩(wěn)定的輻射效率。尤其是對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的UWB通信，由于設(shè)備功率受限，則對(duì)功率穩(wěn)定性要求更高。如式MERGEFMAT(0.1)所定義的UWB天線的效率，

8、其中激勵(lì)源功率和回波損incPf（）耗，而且海域源脈沖的頻譜有關(guān)。為了增加輻射效率，在工作帶寬內(nèi)要11()Sf求源脈沖電路和UWB天線之間有很好的阻抗匹配。MERGEFMAT????????2110_01incuwbtransincPfSfdfPfdf???????1(0.1)4、在工作帶寬內(nèi)天線還要保持具有穩(wěn)定的天線增益、極化，在各個(gè)頻點(diǎn)上的功率方向圖要大致相同。2、各種超寬帶天線介紹、各種超寬帶天線介紹目前超寬帶天線主要有加脊喇叭、