1.1  课题的国内外研究背景及意义

1.2  超带宽技术概述

超宽带技术大致起源于20世纪60年代DR.Gerlad F.Ross对微波网络冲激响应的研究[3]。超宽带的名称是来自美国国防部，上世纪九十年代，美国国防部以相对带宽超过0.2或任意带宽超过500Mhz的信号称为超宽带信号。2001年11月，附属于IEEE 802.15的任务小组3a（Task Group 3a,TG3a）成立，以发展高速率的物理层，用来提供在不到10公尺的短距离内实现110Mbps至480Mbps的数据传输[4]。二十一世纪初，由FCC（美国联邦通信委员会）发布报告法规，超宽带技术被允许民间使用。它规定了超宽带的输出功率标准值，并规定了FCC批准的UWB设备的合法使用条例。许多公司依照此条例采用超宽带技术向IEEE提出了物理层标准要求。

1.2.1  UWB的定义

UWB全称为Ultra Wide Band，为一种无载波的通信技术，以微微秒为量级，通过非正弦波窄脉冲来传输数据，信号的传送功率极低，媒介是较宽的频谱。超宽带能在30英寸的球形范围内实现高达M甚至G量级的传输速率。

根据FCC在2002年给出的关于UWB的定义[6]：

（1）-10dB绝对带宽（Absolute Bandwidth）不小于500MHz，用公式表示为：

（2）-10dB相对带宽（Fractional Bandwidth）Bf不小于20%，用公式表示为：

公式（1-1）和公式（1-2）中的fH表示在-10bB的散射高，而fL表示在-10dB处的低频率点，f0表示它们的中心频率：

1.2.2  UWB的技术特点

    超宽带最明显的特征是距离较短，但速度十分高效。带宽从500MHz到GHz数量级不等，在短距离（一般为10M内）可提供100Mbit/s以上的速度，有时可达到Gbit/s.且超宽带能完美兼容现有的窄带无线。

（1）传输速率高

超宽带系统的带宽范围是500MHz～7.5GHz，以下为香侬的信道容量公式：

  由公式可知，在低发射功率的前提下，在短距离也能实现最大为Gbit/s量级的传输速率。

（2）通信距离短

超宽带信号在信号为高频的情况下，衰落更快，失真更明显。有调查研究显示：超宽带系统的信道容量在低于10M的距离内时，比传统的窄带系统有优势，一旦距离超过12M以上，就由于传统的窄带系统没有信道容量上的区别。

（3）系统共存性好，通信保密度高

极低的功率谱密度（上限仅为−41.3dBm/ MHz），噪声电平低，与传统的窄带系统有着良好的共存性，具有很强的隐蔽性。

（4）定位精度极高，抗多径能力强

脉冲宽度一般小至纳秒或亚纳秒级，穿透力极强，测距精度高，定位能力卓越。信号往往持续时间极短，在有限的时间内，脉冲信号使信号有良好的多径分离性能，在类似室内这种多径环境尤为明显。超宽带信号极有效地控制系统的衰落容限。

（5）体积小、功耗低位

一般的超宽带技术不需要正弦作为载波，收发信机的结构简单，没有复杂的滤波器和载频调制解调器。系统的性能清晰，体积轻便，功耗也显著下降。       HFSS超宽带（UWB）天线的仿真(2):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_42101.html