超寬帶組合脈沖波形設(shè)計(jì)

摘要：本文分析了高斯脈沖微分階數(shù)和成形因子對(duì)其能量譜密度的影響,并在此基礎(chǔ)上,為了提高高斯脈沖波形的頻譜利用率,引入類(lèi)似線性均衡的概念產(chǎn)生高斯組合波形,并能滿足FCC頻率輻射掩蔽的要求。同時(shí)從應(yīng)用角度改進(jìn)算法,使其更具實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：FCC輻射掩蔽;線性均衡;脈沖組合;脈沖設(shè)計(jì)算法

引言

UWB是一種無(wú)載波通信技術(shù),利用納秒至亞納秒級(jí)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、近距離的無(wú)線個(gè)人通信。

通過(guò)對(duì)高斯脈沖波形的時(shí)域和頻域的分析并結(jié)合天線的特性,可得出發(fā)射天線輸入端采用高斯四階導(dǎo)數(shù)脈沖波形較其他低階、高階導(dǎo)數(shù)脈沖波形更具優(yōu)越性,適宜信號(hào)的傳輸。

但是,高斯四階脈沖的頻譜利用率并不高,尤其是0~0.96GHz頻段。為了解決這個(gè)問(wèn)題,本文利用高斯組合波形來(lái)提高頻譜利用率。

高斯脈沖波形的特性

傳統(tǒng)的UWB系統(tǒng)采用高斯脈沖作為傳輸?shù)牟ㄐ?由于天線的求導(dǎo)特性,其輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間存在導(dǎo)數(shù)的關(guān)系。假設(shè)輸入高斯波形的表達(dá)式為,,其中,,是高斯脈沖的成形因子,則其輸出波形可表示為：

(1)
相應(yīng)的二階導(dǎo)數(shù)及高階導(dǎo)數(shù)分別為：
(2)

隨著高斯脈沖階數(shù)的增大,其功率譜密度逐漸符合FCC-MASK的限制要求,即N增大時(shí),譜密度曲線向右移,中心頻率和峰值頻率也不斷提高。高斯四階脈沖波形可以滿足FCC對(duì)發(fā)射功率譜密度的要求。

在圖1中可以直觀地看出,相同階數(shù)的高斯波形由于t值不同,在頻域上的變化是比較大的。隨著值的不斷變小,其波形的帶寬不斷變大,同時(shí)中心頻率也隨之向高頻遷移。當(dāng)=2ns 時(shí),其頻域正好落在0~0.96GHz頻段,而且?guī)挶容^狹長(zhǎng),經(jīng)過(guò)修正后可以滿足FCC-MASK的頻率掩蔽要求。而當(dāng)t在亞納秒級(jí)時(shí),帶寬變大,基本可以涵蓋整個(gè)超寬帶的頻帶。因此,可以認(rèn)為通過(guò)對(duì)上述多個(gè)波形的線性組合,達(dá)到滿足FCC-MASK的要求,同時(shí)還可以提高頻譜利用率。

圖1 不同對(duì)高斯四階脈沖波形頻域的影響