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UWB技术原理详解1. 引言超宽带（Ultra-Wideband，简称UWB）技术是一种用于无线通信的调制和传输技术。
与传统的窄带通信技术相比，UWB技术具有更大的频谱带宽、更低的功率密度和更高的数据传输速率。
本文将详细解释UWB技术的基本原理。
2. UWB技术概述UWB技术是一种基于短脉冲的无线通信技术，其核心思想是通过在时间域上使用非常短且宽带的脉冲来传输信息。
这些脉冲通常持续时间仅为纳秒级别，但频谱却非常宽广，覆盖几个GHz甚至更多。
由于这种特殊的脉冲形式，UWB技术能够实现高速数据传输、高精度定位以及低功耗通信等应用。
3. UWB脉冲生成在UWB系统中，脉冲生成是实现高速数据传输和定位功能的关键步骤之一。
一般来说，UWB系统中使用两种方法来生成宽带脉冲：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）和脉冲形状调制（Pulse Shape Modulation，简称PSM）。
3.1 直接序列扩频（DSSS）DSSS是一种将窄带信号扩展到宽带信号的技术。
在UWB系统中，DSSS通过将窄脉冲与一个高速伪随机码序列进行乘积运算来生成宽带脉冲。
这个伪随机码序列通常是一个具有良好相关性特性的码片序列，其周期远远小于脉冲持续时间。
具体而言，DSSS的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。
- 步骤2：将基带信号与伪随机码序列进行乘积运算。
- 步骤3：将乘积结果进行滤波处理，得到宽带脉冲。
3.2 脉冲形状调制（PSM）PSM是一种通过调制脉冲形状来实现宽带通信的方法。
在UWB系统中，PSM通过改变脉冲的幅度、宽度和相位等参数来实现信息传输。
常见的PSM技术包括正弦调制、高斯调制和Hermite-Gauss调制等。
具体而言，PSM的过程如下： - 步骤1：将要传输的信息数据进行调制，得到基带信号。
- 步骤2：根据基带信号的特性，设计合适的脉冲形状函数。
解密UWB定位系统：原理及应用UWB定位系统是一种高精度的定位技术，也是现代无线通信领域的热门话题。
本文将为您详细介绍UWB定位系统的原理和应用。
UWB定位系统的原理是利用超短脉冲信号在空间中传输的时间来计算距离。
这种信号在天线之间传输时会受到多径干扰，例如反射、多
次反射等。
为了减小这种干扰，UWB定位系统使用了多个接收器和发射器来形成超定向性锥形波束，从而准确地确定目标位置。
同时，UWB定位系统具有扩频技术的特点，可以在低功率下实现高数据速率的传输，具有较高的抗干扰能力。
UWB定位系统的应用领域十分广泛。
在室内定位领域，UWB定位系
统可用于实时跟踪人员或设备的位置，应用于物流、工业、医疗等领域，提高了生产效率和安全性。
在智能家居领域，UWB定位系统可用于智能门锁、远程控制等方面，实现更智能化、互联化的家居生活。
在
汽车领域，UWB定位系统可用于智能防盗、行车记录等方面，提高了汽车的安全性。
总之，UWB定位系统是一种重要的无线通信技术，可以在多个领域应用。
通过深入理解其原理和应用，可以帮助我们更好地认识和应用
这一技术，推动科技进步并为生活和工作带来便捷。
一、UWB技术简介UWB技术是一种与其它技术有很大不同的无线通信技术，它将会为无线局域网LAN和个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。
超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它开发了一个具有对信道衰落不敏感;发射信号功率谱密度低，有低截获能力，系统复杂度低，能提供数厘米的定位精度等优点。
UWB尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。
虽然超宽带的描述并不详细，它确实有助于将这项技术与传统的“窄带”系统分隔开，或者是更新的主要是指文献中描述的未来3G蜂窝技术的“宽带”系统。
关于超宽带和其它的“窄带”或者是“宽带”主要有两方面的区别。
一是超宽带的带宽，在美国联邦通信委员会(FCC)所定义比中心频率高25%或者是大于1.5G赫兹。
很清楚，这一带宽明显大于目前所有通信技术的带宽。
二是，超宽带典型的用于无载波应用方式。
传统的“窄带”和“宽带”都是采用无线电频率(RF)载波来传送信号，频率范围从基带到系统被允许使用的实际载波频率。
相反的，超宽带的实现方式是能够直接的调制一个大的激增和下降时间的“脉冲”，这样所产生的波形占据了几个GHz的带宽。
UWB无线通信技术与现有的无线通信技术有着本质的区别。
当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波，形象地说，这种电波就像是一个人拿着水管浇灌草坪时，水管中的水随着人手的上下移动形成的连续的水流波动。
几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网的通信都是这样的:用某种调制方式将信号加载在连续的电波上。
与此相比，UWB无线通信技术就像是一个人用旋转的喷洒器来浇灌草坪一样，它可以喷射出更多、更快的短促水流脉冲。
UWB产品在工作时可以发送出大量的非常短、非常快的能量脉冲。
这些脉冲都是经过精确计时的，每个只有几个毫微秒长，脉冲可以覆盖非常广泛的区域。
脉冲的发送时间是根据一种复杂的编码而改变的，脉冲本身可以代表数字通信中的0，也可以代表1。
超宽带 ( UWB ) 系统具有高传输速率、低功耗、探测精度高、穿透性强、安全性高等优势，在军事、雷达、生物探测、短距通信及室内室外高精度定位等场景有着广泛的应用。
并且随着半导体技术的发展，基于 CMOS 的 UWB 雷达芯片成为研究热点。
国内外众多学者及商业公司提出各具优势的 UWB 芯片及系统。
来自西安电子科技大学与军事科学院的研究团队在《电子与信息学报》发表最新文章，从UWB 系统、UWB 芯片架构中关键电路和关键技术的研究现状和发展进行综述。
什么是超宽带雷达（UWB）20 世纪 60 年代超宽带 ( Ultra-Wide Band，UWB ) 的构想首次在 "time-domain electromagnetics" 中被提出，采用一种无载波的窄脉冲信号进行通信。
由于其具有较好的安全性，高传输速率以及高距离分辨率，使其在军事及雷达等领域有着重要的应用价值。
2002 年 2 月，美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）正式批准超宽带民用，规定超宽带的工作频率为 3.1~10.6 GHz，发射带宽大于 500 MHz，但为了防止超宽带与其他通信带宽产生干扰，对发射机发射功率进行了限制，即有效全向辐射功率小于– 41.2 dBm/MHz。
因此超宽带技术的高速传输速率是以非常宽的带宽为代价，同时超宽带脉冲雷达技术是发射机发射持续时间极短的脉冲信号，而收发机的重频周期较长，因此单位时间内消耗的功耗极低，适合今后低功耗的应用场景要求。
UWB 系统在军事雷达领域应用之外，在生物探测、室内定位等商业应用场景的得到重要的应用。
图 1 展示的是 UWB 系统的优势和应用场景。
图 1 UWB 系统的优势与应用场景UWB 雷达芯片中的关键技术UWB 雷达芯片关键技术主要包括了信号产生技术、超宽带功率放大器、超宽带低噪声放大器、高速量化技术等。
uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求
“uwb超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求”这个短语涉及到UWB （超宽带）脉冲信号发生器的设计和相关要求。
UWB是一种无线通信技术，使用极短的脉冲信号来传输数据，通常在纳秒级别。
这种技术被广泛应用于近距离高速数据传输和定位系统等领域。
设计UWB超宽带脉冲信号发生器的主要内容和要求包括：
1.确定信号的参数：根据应用需求，确定脉冲信号的参数，如脉冲宽度、脉
冲幅度、频率范围等。
这些参数将影响信号的传输特性和覆盖范围。
2.选择合适的波形：UWB脉冲信号有多种波形，如高斯脉冲、矩形脉冲等。
根据实际需求选择合适的波形，以满足系统的性能要求。
3.设计脉冲生成电路：为实现所需的脉冲信号，需要设计相应的脉冲生成电
路。
这包括脉冲产生单元、脉冲调制单元等，以确保信号的稳定性和准确性。
4.考虑系统的集成度：在设计过程中，需要考虑信号发生器的尺寸、功耗和
成本等因素，以满足实际应用的需求。
5.验证和测试：完成设计后，需要对信号发生器进行验证和测试，以确保其
性能符合预期要求。
这包括信号质量、覆盖范围、传输速率等方面的测试。
总结：UWB超宽带脉冲信号发生器设计内容和要求是指设计和制造一种能够生成UWB超宽带脉冲信号的设备，并满足相关的参数、性能和成本要求。
这种设备广泛应用于通信、雷达、定位等领域，对于实现高速、短距离无线通信具有重要意义。
超宽带（UWB）无线通信技术详解作者：王德强李长青乐光新近年来，超宽带(UWB)无线通信成为短距离、高速无线网络最热门的物理层技术之一。
许多世界著名的大公司、研究机构、标准化组织都积极投入到超宽带无线通信技术的研究、开发和标准化工作之中。
为了使读者对UWB技术有所了解，本讲座将分3期对UWB技术进行介绍：第1期讲述UWB的产生与发展、技术特点、信号成形及调制与多址技术，第2期对UWB信道、系统方案及接收机关键技术进行介绍，第3期介绍UWB的应用前景及标准化情况。
1 UWB的产生与发展超宽带(UWB)有着悠久的发展历史，但在1989年之前，超宽带这一术语并不常用，在信号的带宽和频谱结构方面也没有明确的规定。
1989年，美国国防部高级研究计划署(DARPA)首先采用超宽带这一术语，并规定：若信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或相对带宽大于25%，则该信号为超宽带信号。
此后，超宽带这个术语才被沿用下来。
其中，fH为信号在-20dB辐射点对应的上限频率、fL为信号在-20 dB辐射点对应的下限频率。
图1给出了带宽计算示意图。
可见，UWB是指具有很高带宽比(射频带宽与其中心频率之比)的无线电技术。
为探索UWB应用于民用领域的可行性，自1998年起，美国联邦通信委员会(FCC)开始在产业界广泛征求意见。
美国NTIA等通信团体对此大约提交了800多份意见书。
2002年2月，FCC批准UWB技术进入民用领域，并对UWB进行了重新定义，规定UWB信号为相对带宽大于20%或-10dB带宽大于500MHz的无线电信号。
根据UWB系统的具体应用，分为成像系统、车载雷达系统、通信与测量系统三大类。
根据FCCPart15规定，UWB通信系统可使用频段为3.1 GHz～10.6 GHz。
为保护现有系统(如GPRS、移动蜂窝系统、WLAN等)不被UWB系统干扰，针对室内、室外不同应用，对UWB系统的辐射谱密度进行了严格限制，规定UWB系统的最高辐射谱密度为-41.3 dBm/MHz.。
