UWB技术分析及应用

受带宽限制的，这意味着UWB的短脉冲波形在信道中必然遭受畸变。而所谓的不受频率限制的天线也是在假设其天线几何特性的理想性下，只具有理论意义。由于超宽带信号占据极宽的频带，必须考虑兼顾不同频率的信号，对天线的设计方法不能用窄带天线设计方法。现在UWB天线设计还处于研究阶段，没有形成有效的统一数学模型。

　　对于不同的频率，天线有不同的辐射特性，超宽带天线在很宽的频带上很难有一致的好的匹配阻抗。宽带天线对辐射信号的影响如下：a）微分作用：如果用一个高斯脉冲激励宽带天线，那么将辐射出一个单周期的高斯一次微分信号。b）频谱搬移作用：由于微分作用的结果，传输信号的频谱将向中心频率更高的频谱搬移。c）抽样速率提高：由于频谱向高频率搬移，将会影响到收端的抽样速率。

　　UWB天线通常有：单极、双极、电磁环、等角螺旋、螺旋、碟-锥形等。这些天线都具有宽带的电压驻波比（VSWR）。

　　参考资料^[4]介绍了一种微带缝隙天线，尺寸结构如图4所示，该种天线具有紧凑的尺寸，良好的辐射特性。

图4　微带缝隙天线结构示意图

　　对于不同的W和S尺寸，天线具有不同的特性。典型的参数取值见表1。

表1　天线尺寸选择

　　根据表1的数据通过仿真^[4]，可以看出，虽然在H面的高频部分有一定偏差，但这种结构天线在很宽的频域（从低频到10GHz以上）还是具有较一致的辐射特性。这种天线在宽频带内具有较好的增益，在W=0.8mm时，VSWR＜2.2（S11＜-8.5dB）。可见，该天线对超宽带信号具有良好的辐射特性。

4、结束语

　　虽然UWB在短距离的无线通信领域有巨大的发展前景，但目前国际上尚未确立统一的UWB商用体制标准，具体问题在于：

　　a）缺少确保UWB和其它系统共存的明确规定。由于UWB发射的宽带特性，它必然和同一频带内的其它窄带系统发生互相干扰。影响UWB对其它系统影响的因素很多，如：发射功率、设备间的隔离、信道传播特性、调制技术、发射功率、脉冲重复频率等，制定合理的UWB技术规范必须综合考虑这些问题。

　　b）尚未形成成熟的有UWB信号支撑的物理层、网络层协议。成熟的物理层、网络层标准需要接收技术、同步技术、信道编码技术、调制技术、物理层及网络层的优化策略等多项成熟技术的联合支撑。所以，UWB技术的成熟和商用仍面临许多挑战，这有待业界的共同努力来推动。

　　参考文献

　　1　A F Molisch，et al..Mitsubishi Electric’S Time-Hopping Impulse Radio standards proposal.http：//grouper.ieee.org/roups/802/15/pub/2003/May03/03112r2P802-15_TG3a-Mitsubishi-CFP-Document.doc.

　　2　J T Conroy，J L LoCicero，D R Ucci.Communication Techniques using Monopulse Waveforms[J].Proceeding of IEEE MILCOM’99，1999，2(4)：l191～1185.

　　3　Y H Choi.Gated UWB pulse signal generation.In IEEE Joint International Workshop of UWBST and IWUWBS，pages122-124，May 2004.

　　4　S Sadat，M Fardis，etc.A Compact Microstrip Square-ring Slot Antenna for UWB Applications.Progress In Electro-magnetics Research，PIER 67，173-179，2007.