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

1、超寬帶無線通信(Ultra-Wideband:UWB)技術(shù)是一種新型短距離無線通信技術(shù),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(qiáng)大的抗多徑干擾等優(yōu)點(diǎn),已成為當(dāng)今無線通信領(lǐng)域研究和開發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)。其中超寬帶發(fā)射技術(shù)是通信系統(tǒng)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn),它的性能優(yōu)劣將直接影響系統(tǒng)通信的距離、信號(hào)的抗干擾能力以及接收機(jī)的復(fù)雜度和靈敏度。因此,本文將對(duì)發(fā)射系統(tǒng)中超寬帶信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)與實(shí)現(xiàn)做重點(diǎn)的分析與研究。
　　目前,國際上

2、主要的UWB信號(hào)設(shè)計(jì)方案可分為基帶窄脈沖型(包括脈沖無線點(diǎn)IR.- UWB和直接序列擴(kuò)頻DS-UWB)和調(diào)制載波型OFDM-UWB倆種。由于OFDM-UWB采用跳頻方式,信號(hào)峰平比較高,容易對(duì)其它無線設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)干擾,而且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,實(shí)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(fù)雜度以及低成本的優(yōu)勢(shì)。因此,本文不考慮OFDM-UWB方案設(shè)計(jì),只對(duì)窄帶脈沖IR-UWB方

3、案進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)和研究。
　　本論文工作霞點(diǎn)及突出特點(diǎn)在于結(jié)合傳統(tǒng)IR.-UWB設(shè)計(jì)思想,采用一種基于負(fù)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(hào)作為觸發(fā)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)電路的猝歇振蕩,從而產(chǎn)生類似高斯窗調(diào)制載波的UWB脈沖信號(hào)。與傳統(tǒng)的極窄脈沖UWB信號(hào)相比,該系統(tǒng)除了繼承傳統(tǒng)基帶窄脈沖設(shè)計(jì)的一般優(yōu)點(diǎn)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(shí),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(jié)構(gòu)復(fù)雜度,又避免了載波頻譜的泄露。然而,由于UWB信號(hào)的發(fā)射功率強(qiáng)度有限,不能穩(wěn)定地滿足遠(yuǎn)距離通信和抵抗各種突發(fā)脈沖信號(hào)的干擾等情況。為了實(shí)現(xiàn)有效、可靠、穩(wěn)定的通信和某些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用,在UWB信號(hào)滿足FCC關(guān)于輻射掩蔽規(guī)定的前提下,本文對(duì)超寬帶功率放大器(PA)也進(jìn)行了深入的分析與研究。針對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)要求和應(yīng)用環(huán)境交互,給出倆種設(shè)計(jì)方案:一種是基于MESEFT寬帶功率放大器的設(shè)計(jì)。該

5、設(shè)計(jì)方法采用小信號(hào)系統(tǒng)模型和負(fù)反饋電路結(jié)構(gòu),利用器件的高增益特性進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該電路具有穩(wěn)定性高、設(shè)計(jì)靈活性高、可伸縮性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn);另一種是基子MMIC寬帶功率放大器的設(shè)計(jì)。采用內(nèi)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(diǎn)。
　　通過構(gòu)建傳碼率為IOOMbps的PPM-uWB和OOK-PPM通信系統(tǒng),進(jìn)行室內(nèi)短距離UWB信號(hào)發(fā)射實(shí)驗(yàn)測(cè)試,最后,成功地實(shí)現(xiàn)了高速(IOOMbps) UWB系統(tǒng)TX射頻