[发明专利]发射和接收超宽带脉冲或脉冲序列的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及无线通讯系统、无线定位系统、目标探测雷达系统等，诸如 超宽带(Ultra Wide Band，UWB)系统之类，包括移动收发机、集中式收发机及 相关设备。具体地说，本发明涉及用超宽带脉冲序列信号在两个超宽带(UWB) 无线收发器之间传输信息、在两个或更多的超宽带(UWB)无线收发器之间测 量相对距离、以一个或多个超宽带(UWB)无线发射机发射信号同时以一个或 多个超宽带(UWB)无线接收机接收信号来进行目标探测等技术。

背景技术

从1896年无线电技术问世以来，人们对无线通讯设备的需求和无线通讯技 术的发展相互激励，无线通讯设备的性能不断提高，同时也对无线通讯技术提 出了前所未有的高要求。1948年Claud SHANNON给出了无线通讯系统性能的 理论极限[1]，这就是众所周知的CHANNON定理或SHANNON公式：

C＝W*Log₂(1+S/N)

公式1、SHANNON定理的表达式

在SHANNON定理的表达式(公式1)中，C表示理论上可以获得的无误差 极限数据传输速率，C的单位是每秒比特(bits per second，bps)，W表示信号占 用的频带宽度，W的单位是赫兹(Hetz，Hz)，S/N表示信号和噪声能量的比值 (signalto noise ratio，SNR)。

SHANNON定理给出了无线通讯系统性能的理论极限，此外如果用无线信号 进行定位和目标探测，无线信号的频带宽度和系统的时间分辨力成反比。无线 系统一般近似地分为窄带、宽带和超宽带等系统，它们的定义表达式见公式2、 公式3和公式4。

(f_H-f_L)/f_M≤1％

公式2、窄带无线系统的定义

1％≤(f_H-f_L)/f_M≤25％

公式3、宽带无线系统的定义

(f_H-f_L)/f_M≤25％or(f_H-f_L)≥500MHz

公式4、超宽带无线系统的定义

目前实用的无线系统几乎全是窄带和宽带系统，我们在这里希望的是提供一 个基于脉冲或脉冲序列的超宽带无线收发系统，可以进行无线数据通讯、无线 定位、无线目标探测等操作，同时为了适应不同的应用需求、不同地区对信号 频谱和发射功率的控制等要求，可以通过系统的控制接口动态地配置这个系统 的信号中心频率、信号频带宽度和信号发射功率等参数。

附图说明

以下首先对本发明说明书的附图进行简单的介绍，然后再结合这些附图对本 发明的各个实施范例进行介绍，说明本发明的原理和优点。在以下的附图和说 明文字中，同样的数字标识符表示相同或功能类似的器件。

在以下的附图中：

图1为按照本发明的一个优选实例设计的超宽带(UWB)收发机的系统结构 框图；

图2的虚线框内部分为按照本发明的一个优选实例设计的超宽带发射射频前 端(0012)的结构框图；

图3的虚线框内部分为按照本发明的一个优选实例设计的超宽带信号发生器 (0013)的结构框图；

图4的虚线框内部分是按照本发明的一个优选实例设计的超宽带信号控制器 (0014)电路的框图；

图5的虚线框内部分为按照本发明的一个优选实例设计的超宽带接收射频前 端(0022)的结构框图；

图6的虚线框内部分为按照本发明的一个优选实例设计的超宽带相关接收机 (0023)的结构框图

图7为按照本发明的一个优选实例设计的超宽带发射机的关键信号的时序和 波形；

图8为按照本发明的一个优选实例设计的超宽带接收机的关键信号的时序和 波形；

图9为按照本发明的一个优选实例设计的超宽带接收机的相关接收电路；

图10为本发明的一个优选实例的1-2GHz频段的超宽带信号波形和频谱分 布，脉冲宽度约为14.2ns，信号带宽约为320MHz；