用于超宽带通信的简化RAKE接收机

针对直接序列扩频超宽带通信系统中前端电路复杂度较高的问题,设计了一种新的简化RAKE接收机。这种接收机避免在前端接收电路上对每径信号进行的模拟相关运算,将脉冲信号通过接收机做相关运算变换到低频信号之后进行数字处理,从而降低前端电路的硬件规模。论文对简化RAKE接收机的误码率性能进行了理论分析和仿真,结果表明在误码率性能相近情况下,这种简化RAKE接收机的前端硬件规模为传统RAKE接收机的1/16。     

基于非线性Teager能量算子的TEO-PPM超宽带接收机

针对基于能量检测的脉冲位置调制超宽带接收机对环境中的窄带干扰敏感的缺点,提出一种基于非线性Teager能量算子(TEO)的TEO-PPM超宽带接收机结构.通过TEO的非线性处理,使窄带干扰信号搬移到低频段,从而可以通过一个模拟高通滤波器将其滤除.仿真结果表明,提出的TEO-PPM超宽带接收机可以有效抑制窄带干扰.相对于传统基于能量检测的PPM超宽带接收机,TEO-PPM接收机的性能提升明显且实现复杂度增加不多,可以较好地适用于低成本和低实现复杂度的应用环境.     

矿井巷道超宽带无线通信系统研究

在研究超宽带（UWB：Ultra-Wide Band）无线通信的基础上,设计了一种适用于矿井巷道的超宽带无线通信系统。针对煤矿井下的特殊环境,通过MATLAB仿真分析确定了系统脉冲形成器、调制技术以及接收机结构三个主要部分的选择方案。仿真结果表明高斯脉冲及其微分形式、TH-PPM调制方式、最大比合并的Arake接收机结构的性能与煤矿井下的实测环境能够进行较好的匹配,该系统对煤矿井下超宽带信号的无线接入提供了理论依据。     

一种用于脉冲超宽带接收机的0.18-μm CMOS工艺的高增益检波器

设计了一个用于非相干脉冲超宽带接收机的0.18-μm CMOS工艺的能量检波器.该检波器包含了输入匹配模块、平方电路、翻转电压跟随器-电流检测电路、跨导级以及输出缓冲器.平方电路运用饱和区晶体管的平方律特性对输入差分信号进行平方,所得到的输出电流由翻转电压跟随器-电流检测电路转换成电压.跨导级对该信号进行放大并积分得到所接受的能量.测试结果可以看出,当输入信号的峰峰值超过60mV时,在高达300 MHz的频率下检波增益可以达到10 dB.而最小检测幅度为13 mV,此时的检波增益为5 dB.在移除输出缓冲器之后,输出脉冲的幅度将增加一倍.不计及测试焊盘,芯片面积为0.23 mm×0.3 mm.电路由一个1.8 V的电源供电,核心电路电流为3.5 mA.该检波器已成功应用于开关键控方式的接收机以实现高速宽带通信.     

基于共面波导的皮秒级脉冲信号发生器设计

介绍了一种新型的皮秒级脉冲信号发生器的设计方法.该方法运用阶跃恢复二极管MMDB45-B11和短路延迟线来产生超宽带脉冲信号,并设计和加工了基于共面波导的实际电路.测试结果显示电路可产生的脉冲半峰值宽度(FWHM)为80 ps,重复频率为100~500 MHz且幅度稳定的脉冲信号,是一种适合于超宽带通信的脉冲生成电路.     

北斗接收机强电磁脉冲前门耦合仿真研究

针对北斗接收机易受高功率微波干扰问题,采用圆极化贴片天线为辐照对象,基于CST(computer simulation technology)微波工作室和ADS(advanced design system)2种软件的联合仿真方法,将天线辐照产生的感应电动势注入接收机射频前端电路,并设置节点监测电路参数。仿真实验分析了窄带和超宽带高功率微波对导航接收机辐照的前门耦合过程,结果表明,超宽带电磁脉冲可以引起北斗接收机二级低噪声放大器晶体管烧毁,窄带电磁脉冲会造成前端限幅二极管击穿,造成导航系统无法工作。研究确定了接收机电路的易损部件,为北斗导航接收机的电磁防护设计提供了依据,研究方法也可为其他电磁脉冲前门耦合效应仿真实验提供参考。     

具有抑制窄带干扰带阻特性的3～10GHz超宽带LNA

为在超宽带(Ultra-wideband,UWB)通信中抑制工作频带内的窄带干扰,提高接收机性能,提出了一个用于超宽带接收机的具有带阻特性的低噪声放大器(low noiseamplifier,LNA)。该放大器利用源简并电感得到实数的输入阻抗,利用输入匹配网络扩展工作带宽,利用具有带阻特性的负载网络得到宽带内的带阻特性。通过建立源简并结构超宽带LNA的电路模型,分析了超宽带LNA的放大器晶体管尺寸与功耗、增益、噪声系数之间的关系,提出了放大器晶体管尺寸的设计方法,同时给出了输入匹配网络和负载网络的电路结构和设计方法。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺的仿真表明,通过该方法设计的LNA,其通带和阻带性都能符合设计指标要求。     

钢筋混凝土无损检测的手持式探地雷达研制

根据钢筋混凝土无损检测的特点和超宽带雷达探测原理,研制了一种手持式高分辨率超宽带探地雷达系统.阐述了基于无载频脉冲发射机、等效时间采样接收机和超宽带收发天线的低成本射频模块的基本结构和工作原理,描述了集雷达控制、数据采集和图像处理于一体的嵌入式控制模块的设计方法.软硬件集成提高了系统的便携性、可靠性和实时性.原理样机实验结果表明:该检测系统可有效检测埋深为0~35 cm,间隔6 cm以上的Φ6钢筋位置和保护层厚度,并可反映钢筋混凝土的其他特性.     

具有抑制窄带干扰带阻特性的3～10GHz超宽带LNA

为在超宽带(Ultra-wideband,UWB)通信中抑制工作频带内的窄带干扰,提高接收机性能,提出了一个用于超宽带接收机的具有带阻特性的低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)。该放大器利用源简并电感得到实数的输入阻抗,利用输入匹配网络扩展工作带宽,利用具有带阻特性的负载网络得到宽带内的带阻特性。通过建立源简并结构超宽带LNA的电路模型,分析了超宽带LNA的放大器晶体管尺寸与功耗、增益、噪声系数之间的关系,提出了放大器晶体管尺寸的设计方法,同时给出了输入匹配网络和负载网络的电路结构和设计方法。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺的仿真表明,通过该方法设计的LNA,其通带和阻带性都能符合设计指标要求。     

新型超宽带穿墙雷达单周期窄脉冲产生技术

提出了一种电路结构简单、成本低廉的新型单周期窄脉冲产生方法,设计的脉冲产生电路主要由基于阶跃恢复二极管和微波三极管的脉冲产生电路,基于肖特基二极管和终端并联短截线的脉冲整形电路以及RC微分电路三部分组成.分析了电路各部分的工作原理和设计方法,并利用ADS软件对整个电路进行仿真.实验测试结果表明,设计的脉冲产生电路能够产生峰峰值为7.6V、脉宽为500ps的单周期脉冲信号,且脉冲振铃小、波形质量高,与软件仿真结果基本吻合,是一种适用于超宽带穿墙探测雷达系统的单周期脉冲发射机电路.     

CPPM-UWB系统Rake接收机性能分析

针对传统CPPM-UWB系统中混沌序列可能丧失混沌特性的弊端,设计一种改进的混沌脉冲位置调制信号结构.基于无码间干扰的超宽带系统,分析了改进的混沌脉冲位置调制信号在IEEE UWB室内多径信道模型下的接收机性能,在室内多径环境下对不同Rake接收机的误码率进行了仿真.计算机仿真表明,比特的脉冲数量、接收机与发射机的距离、脉冲的重复周期的选取对系统的性能影响较大.在室内多径环境中,CM1信道下的Rake接收机性能最好,理想Rake接收机性能最优,但其系统也最复杂.SRake接收机的性能优于PRake接收机,但SRake接收机的复杂性高于PRake接收机.SRake和PRake接收机的性能随着叉指数目(即接收机分辨出的多径分量数目)的增加有明显改善.     

基于IEEE UWB标准信道模型的RAKE接收机性能仿真

超宽带信号经多径信道传播会产生严重的时间弥散.采用RAKE接收是提高超宽带接收机性能的重要手段.基于IEEE 802.15.3a信道模型,针时脉冲位置调制(PPM)跳时超宽带信号(TH-UWB)系统,对采用RAKE接收机接收时的单用户系统和多用户系统的性能进行了比较分析,并给出了仿真结果.     

基于多混沌载波的超宽带系统

利用驱动响应的思想,设计了三级级联Colpitts振荡超宽带混沌信号产生电路.该电路结构简单,经仿真电路产生的混沌信号频谱分量丰富,带宽符合FCC的超宽带信号的定义.使用该电路可以构造新颖的多混沌载波超宽带系统,给出了发射机和接收机的结构,并对不同通信速率下的系统误码率进行了仿真,结果表明该系统可以根据工作环境,灵活设定工作频段,在高通信速率下具有较低的误码性能,并且具备高保密性和低截获率等优点.     

基于能量检测的脉冲超宽带无数据辅助同步算法

针对无数据辅助下的脉冲超宽带同步问题,构建了一种基于能量检测算法的同步方案。首先,设计了基于两路并行能量检测结构的同步接收机,在没有训练序列辅助同步条件下实现多径信道下的同步检测。在此基础上,提出了一种能量检测接收机的噪声抑制方法,通过在判决同步点之前对积分结果进行累积处理,提高了系统性能,有效降低了噪声影响;通过推导算法的同步性能和在IEEE802.15.3a信道模型下的仿真,证明了该同步方法可以有效地降低虚警和漏检概率。     

基于时域干扰消除和能量RAKE接收的超宽带窄带干扰抑制算法

针对脉冲超宽带通信中的窄带干扰问题,根据超宽带信号为时域极窄脉冲而窄带干扰为连续波这一主要特点,提出了一种基于时域干扰消除和能量RAKE接收技术的超宽带时域窄带干扰抑制算法。首先,通过终端开路或者短路的传输线延时特定长度,与原始信号叠加实现了时域窄带干扰抑制,该方法克服了传统陷波法抑制干扰过程中也损失信号的缺点;然后,针对干扰抑制完成后人为引入的多径信号,采用了一种结构简单,计算复杂度较低的能量RAKE接收机。仿真结果表明,该接收机能够对多径信号进行能量的收集,且具有结构简单,计算复杂度较低的特点。     

应用于OFDM之3．1～8．0GHz超宽带接收机前端芯片设计

使用TSMC0．18μmCMOS工艺实现3．1～8．0GHz超宽带接收机前端电路芯片设计,并利用ADS软件进行仿真、电路参数调整。电路架构包括：单端输入差动输出之超宽带低噪声放大器、Balun（Balance-unbalance）以及差动输入／输出的超宽带降频混频器,主要特点是在低噪声放大器输出端和混频器之间加入Balun,提升电路性能并减少芯片面积。芯片测试结果：在供给电压1.8V下,频宽为3．1～8.0GHz,S11〈-15。3dB,转换增益为24．6dB,功率消耗为37.98mW;包台接脚,芯片面积0．985（0.897×1.098）mm2。     

一种超宽带、单周期窄脉冲产生技术

对SRD（阶跃恢复二极管）的电特性进行了分析,提出了一种基于SRD、肖特基二极管和微带短路线产生超宽带、单周期脉冲的方法,分析了影响单周期脉冲的关键元件,并进行了软件仿真,针对此电路得到了这样的结论：应选择尽可能大的激励电流和适中的激励电感,经测试单周期窄脉冲的脉宽为400ps,峰峰值为900mV,该单周期脉冲适用于超宽带通信和超宽带雷达系统中．     

基于四象限探测器的激光告警接收机信号处理系统设计

针对目前常有激光告警接收机在信号处理中出现的激光窄脉冲判断力低以及整体结构复杂的技术缺点,提出了一种基于四象限探测器激光告警接收机信号处理系统设计方案,并对其进行了详细的硬件电路设计。分析了低输入内阻对激光窄脉冲响应时间的影响,设计了200欧姆输入阻抗的前置放大电路,在使用3mm大直径的四象限探测器的情况下,成功获得了8ns的激光窄脉冲响应时间;采用两级放大电路的输出同时进行电压保持的方法,在一级放大的基础上,获得了16.9dB的动态范围;采用峰值电压保持的方法,电压抖动时间只需要200ns且输出电压平坦,成功解决多路窄脉冲信号高速采集问题。通过实验表明,接收机接收动态范围可达到34dB,输出波形稳定且易于后续电路采集。     

超宽带脉冲信号的波形设计研究

脉冲波形设计在UWB系统中具有重要作用与意义。文章根据超宽带系统的特点与需求,提出了成形脉冲设计的具体要求。介绍了UWB成形脉冲中几种典型超宽带成形脉冲,主要包括：高斯脉冲、Hennite正交脉冲以及扁长椭球波函数（PSWF）正交脉冲等的实现原理和特点．并介绍了脉冲波形设计过程中需要注意的一些影响因素。     

关于IR-UWB接收机技术的研究

在分析AWGN信道特性的基础上,通过研究典型调制方式下的超宽带冲激无线电信号(IR-UWB)的接收机结构,找到了一种IR-UWB最佳接收机.重点研究了在脉冲位置调制、脉冲幅度调制和二进制相移键控调制方式下,接收机抗距离衰落和加性高斯白噪声性能.通过对系统的仿真研究和性能分析,得出了基于BPSK调制方式下接收机的性能最优,并且结构简单易实现.