一種新的超寬帶脈沖波形設計方法

摘 要：首先介紹了UWB成形脈沖的算法，然后基于Hermite矩陣和Chirp信號得到了UWB的成形脈沖。在對Chirp脈沖的帶寬、中心頻率等性能參數(shù)比較分析的基礎上，將若干個Chirp脈沖信號進行線性疊加，通過仿真結(jié)果表明，隨之產(chǎn)生的脈沖信號不僅滿足FCC對UWB脈沖信號輻射功率要求，而且其脈沖信號的頻譜利用率也很高，同時還能有效抑制對其他窄帶系統(tǒng)的干擾。
關鍵詞：超寬帶；成形脈沖；功率譜密度；Chirp信號；組合波形

UWB是一種無載波通信技術，利用納秒至亞納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，所占頻譜范圍很寬，適用于高速、近距離的個人無線通信。脈沖波形設計是關系到UWB系統(tǒng)性能的關鍵因素。傳統(tǒng)的UWB信號載體主要有方波脈沖、高斯脈沖、Hermite脈沖和正交橢球波函數(shù)等。隨著聲表面波器件(SAW)的發(fā)展，可由低成本、低功耗、低復雜度的聲表面波濾波器利用脈沖壓縮技術產(chǎn)生和檢測線性調(diào)頻信號(Chirp)。由于Chirp脈沖具有良好的自相關性以及匹配濾波后尖銳的時域特性信號，并且其頻譜能夠滿足美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)對超寬帶輻射掩蔽的限制，具有較高的頻譜利用率，故可適當提高其帶寬來提高傳輸距離和傳輸速率。本文先介紹Chirp脈沖波形的性能參數(shù)對脈沖頻譜的影響，然后將Chirp脈沖信號線性疊加，得到寬頻的短時脈沖信號，該脈沖信號可以提高頻譜利用率。

l UWB成形脈沖算法
2002年4月，F(xiàn)CC修正了“超寬帶”定義，并通過了超寬帶技術在限制功率輻射條件下的商用許可，為超寬帶通信劃定的頻譜范圍為3．1～10．6 GHz。設計UWB的脈沖波形除了要滿足室內(nèi)和室外UWB系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度要求，并且還要盡可能地使得頻譜利用率最大。設成形脈沖信號為ψ(t)，則相當于其經(jīng)過沖擊響應為h(t)，頻率響應為H(f)的系統(tǒng)后，使其頻譜盡可能大地分布在FCC規(guī)定的頻譜限制范圍內(nèi)。定義成形脈沖信號的脈沖寬度為Tm，則：

其離散的表達式為： 式中，N為對h(t)在時間Tm內(nèi)的采樣點數(shù)。 將上面公式展開，可得到如下矩陣關系式： 可以看出，矩陣H為Hermite矩陣，所要求的成形脈沖ψ與衰減因子λ即可由H的特征向量與特征值矩陣獲得。由于H為Hermite矩陣，因此所求得的特征向量組為線性無關的正交向量組，并且特征值為實數(shù)，因此成形脈沖之間不相關。 由于Chirp信號具有時間帶寬積大、旁瓣低的特點，為了應用Chirp信號作為成形脈沖的基函數(shù)，可以將其作為系統(tǒng)的沖擊響應h(t)，并令相應的帶寬為3．1～10．6 GHz，則其時域表達式為： 其中k=π（fu-fl）/Tm，fu=10.6GHz，fl=3.1GHz，k為線性調(diào)頻率，其帶寬B=kt，然后根據(jù)式(5)就可以得到UWB信號的成形脈沖。 2 仿真結(jié)果 利用上述理論，利用式(5)產(chǎn)生Chirp信號，后將其作為系統(tǒng)的沖擊響應，再構造式(4)的Hermite矩陣H，并由此計算相應的特征向量甲，得到所需要的成形脈沖。設脈沖采樣點數(shù)N=1 024，脈沖持續(xù)時間Tm=10 ns，成形脈沖的仿真結(jié)果如圖1，圖2所示。圖1是在固定中心頻率f0=6．85 GHz，帶寬B不斷變化時的時域、頻域圖。從圖1(a)上可以看出隨著波形帶寬的不斷增大，其時域波形越來越窄；圖1(b)明顯地表示了各個不同帶寬的波形的功率譜密度。 上一頁 1 2 下一頁 關鍵詞： 方法 設計 波形 脈沖 寬帶 評論 我來說兩句…… 驗證碼： 相關推薦 數(shù)字功放設計 資源下載 功放 數(shù)字功放 設計 | 2007-12-24 新思科技推出全新DesignDash設計優(yōu)化解決方案,開啟更智能的SoC設計新時代 EDA/PCB SoC 設計 新思科技 DesignDash | 2022-06-02 MOS管驅(qū)動電路設計 MOS管 驅(qū)動 電路 設計 | 2023-09-30 功率可擴展的V2G充放電系統(tǒng)設計及實現(xiàn) 電源與新能源 202208 V2G 充電樁 功率 擴展 設計 | 2022-08-19 寬帶Difet運算放大電路OPA606 設計方案 寬帶 Difet 運算 放大 電路 OPA606 | 2009-07-06 數(shù)字示波器的使用方法 視頻 數(shù)字示波器 使用 方法 | 2013-12-26 一種數(shù)字接收機的設計 資源下載 接收機 數(shù)字接收機 設計 | 2007-12-22 按鍵脈沖復位電路 設計方案 按鍵 脈沖 復位 電路 | 2009-07-06 DSP虛擬I2C總線軟件包的設計及應用實例 hpnet | 2002-05-17 [新書介紹]: 嵌入式計算系統(tǒng)設計原理(老站轉(zhuǎn)) amine | 2002-05-16 擴展輸出幅度的兩種方法 設計方案 擴展 輸出 幅度 兩種 方法 | 2009-07-06 一種60Hz脈沖發(fā)生電路 資源下載 脈沖 發(fā)生電路 60Hz | 2007-12-25 基于信號完整性分析的高速數(shù)字PCB的設計方法 hpnet | 2002-06-05 西門子推出 Solido IP 驗證套件，為下一代 IC 設計提供端到端的芯片質(zhì)量保證 EDA/PCB 西門子 Solido IP IC設計 IC 設計 | 2024-05-23 消費總線電力線接口電路的設計 資源下載 消費總線 電力線 接口電路 設計 | 2007-12-25 Internet網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)設計(老站轉(zhuǎn)) amine | 2002-05-28 晶圓廠貨源多元布局，代工報價面臨壓力 EDA/PCB 晶圓代工 IC 設計 | 2023-03-13 蘋果與前首席設計官Jony Ive徹底分手 結(jié)束30年合作關系 蘋果 設計 Jony Ive | 2022-07-14 數(shù)字搶答器設計 設計方案 數(shù)字 搶答 設計 | 2009-07-06 一種C波段寬帶正交模耦合器設計 模擬技術 202304 正交模耦合器 Boifot結(jié)構 C波段 寬帶 | 2023-05-08 利用PIC24F Curiosity開發(fā)板簡化設計 視頻 microchip 開發(fā)板 設計 PIC24F | 2018-01-18 CNTTR通信電源勘察、設計培訓.rar 資源下載 CNTTR 通信電源 勘察、設計 | 2007-12-16 用二極管和晶體管構成的邏輯電路及其工作波形 設計方案 二極管 晶體管 構成 邏輯 電路 及其 工作 波形 | 2009-07-06 MOS管驅(qū)動電路設計，如何讓MOS管快速開啟和關閉？ MOS管 驅(qū)動電路 設計 | 2023-04-18 用點亮LED舉例，說明嵌入式軟件分層設計的思想 嵌入式 LED 軟件 設計 | 2024-02-29 嵌入式Web視頻點播系統(tǒng)實現(xiàn)方法 jackwang | 2002-05-29 PCB設計的EMC考慮 EDA/PCB PCB EMC 設計 | 2024-05-31 上一篇：基于SyStemView虛擬通信實驗的應用 下一篇：RFID醫(yī)療管理系統(tǒng)之母嬰識別系統(tǒng) 技術專區(qū) FPGA DSP MCU 示波器 步進電機 Zigbee LabVIEW Arduino RFID NFC STM32 Protel GPS MSP430 Multisim 濾波器 CAN總線 開關電源 單片機 PCB USB ARM CPLD 連接器 MEMS CMOS MIPS EMC EDA ROM 陀螺儀 VHDL 比較器 Verilog 穩(wěn)壓電源 RAM AVR 傳感器 可控硅 IGBT 嵌入式開發(fā) 逆變器 Quartus RS-232 Cyclone 電位器 電機控制 藍牙 PLC PWM 汽車電子 轉(zhuǎn)換器 電源管理 信號放大器 關閉