UWB脉冲的特征分析.pdf

本期视点

脉冲的特征分析

邹卫霞‘赵传华周正‘
北京邮电大学无线网络实验室北京
泰山医学院化学与化学工程学院泰安

摘要介绍了超宽带脉冲无线电对脉冲波形的要求及对的频谱规划。详细分析了
影响脉冲波形及其谱形状的因素,分别给出了猫脉冲在不同脉冲形状参数。与不同求导阶
数时的时域波形及其频谱密度,并研究了与对峰值频率及带宽的影响。分析结果表明,可通
过仔细选择与来设计满足频谱规划的脉冲,这对超宽带脉冲无线电中波形的选择具有指导性
意义。
关键词超宽带脉冲无线电脉冲脉冲形状参数峰值频率
中图分类号文献标识码

·二
引言二岑
令仪

,
年月工作组为确定了式中称为脉冲形状参数。
一。
个提案无载波与多频带无载其傅氏变换为

波方案即脉冲无线电因其设备简单且多径分辨率二
高,所以成为技术最流行的方法之一。渔尹

,
由于一是一种无载波技术,使用不显然高斯脉冲不满足式条件而脉冲
同脉冲波形时系统性能相差很大,所以必须仔细符合此条件,其可表示如下

、
选择脉冲波形。本文首先分析了超宽带脉冲无线兀￡,沉
电对脉冲波形的要求,然后详细分析了
其傅氏变换为
脉冲形状参数与求导阶数对脉冲波形及其
一
频谱密度的影响,分别给出了峰值频率及,二、二渔省立
带宽与、的关系。分析结果表明,可通过选择
脉冲形状参数与求导阶数来设计满足频谱规划的要求
〔」。
频谱规划的脉冲,
为了不影响其他通信系统的正常工作

,
一对脉冲波形的要求对提出了频谱规划其他国家的频谱管理
机构也正在提出各自的频谱模板。

,
高效辐射功率的要求通过分析发现不论取何值脉冲
的都不符合的频谱要求,需对其频谱进
,一
为了使发射天线高效辐射功率在。
行搬移而且为了使脉冲的符合的频
,
通信系统中所用的脉冲必须具有一个特征即脉,,
谱要求脉冲的峰值频率至少应大于其
。
冲的直流分量为零假设脉冲时域波形及,
一带宽应小于这就要求必须掌握
、,
其频谱分为根据定理则,、
脉冲的特征并了解峰值频率带宽与哪些因素有
应有‘】
关。下节将对脉冲进行详细分析,并给
,二二
几收稿日期年月日
如今关于一的文献多数采用高斯基金项目国家自然科学基金资助项目印田教育部科学技

。
脉冲川术研究重点项目国家计划项目田从

年无残电二程第东第期
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出峰值频率、带宽与脉冲形状参数及求导阶数对带宽的影响如图所示。
的关系」。
注曰曰产卜个叫
一
影响脉冲波形及频谱的因素噩担巫田卜赤叫卜介井」
一立
脉冲形状参数的影响卜晰刁
乒熙典熙一
脉冲的有效宽度与的关系非常紧密,减时间

,,。回脉冲各阶导数的时域波形
小时脉冲宽度减小信号带宽增加其时域波形
如图所示,脉冲的归一化谱密度曼
一,
如图所示。甲
篡一,
霎一
侧暨冲
频率
脉冲各阶导数的谱密度
图沙脉冲各阶导数的时域波形及其谱密度
一一
赢时间叮
瓣绍譬瞩二盏十。、
对时域波形的影响瓶
二

‘门
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汉一髦攀墨
门丁
、
乍二⋯、,
,洲门尸与的关系
阅和月尹,、一,曰『
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频率
⋯求导阶数增大
对的影响
图对时域波形及的影响上
求导阶数的影响
一带宽与、的关系

对脉冲不断求导可得到无穷多个脉图几及一带宽与、的关系

,
冲其阶导数可用式的递推方式来表达与对峰值频率及带宽的影响
。、沉‘‘,一二‘,,
八一一、
拓、‘尹一乏坪与的峰值频率关系可由脉
仅
。。
式中表示求导阶数。冲的阶导数的幅度谱推得脉冲阶
求导对脉冲的时域波形及其的影响如导数的幅度谱图为

。‘
图所示本文分析了脉冲的前九阶导川今、〔一一业卒犷〔
数,图中各时域波形的右上角数字表示求导
二二,
。,,设当时取最大则称为
阶数很明显求导阶数越高过零点数就越多其介⋯川值介
,
频率相应就越高。这一点从图中看得更清最大峰值发射频率介可通过对式求导并令
楚,即增大时谱密度曲线往右移,其峰值频率之等于零求得
也越大,对峰值频率的影响也可见图所、下石
示。振
,,
从图可知,增大时带宽变化不明显,由图可“知当小于时峰值频
,
而由图明显看出减小带宽迅速增大,即带率随增大而迅速减小而大于时峰值
宽受的影响比较大,所以当脉冲的一带频率随的变化趋势趋于平缓当固定时峰值

。
宽大于时,可通过增大来减小带宽。频率随增大而增大这个结论可以通过以下方

。
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法来搬移脉冲的频谱当小于时,可通过谱规划的脉冲。不过仅得出以上结论是不够的,
改变或来改变峰值频率,从而将脉冲的频谱将来应该根据这些结论去寻找一种算法来设计满
搬移到一频段当大于时足频谱规划的脉冲。小
由于峰值频率随的变化趋势不是很明显,所以参考文献

,,··
可以主要通过改变来改变峰值频率达到搬移〕肠
频谱的目的。由图知当峰值频率位于甲〔
’,,一
时,。有一个取值范围,只有在此范围
」即
取值