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Chirp-UWB系统关键技术研究与硬件设计

高沈  
【摘要】:目前国内外关于超宽带的研究主要集中于短距离、高速率应用,对中远距离应用较少涉及。基于中远距离超宽带的无线传输技术可以进一步拓展超宽带的应用范围,使其应用形式更加灵活、体系结构更加完整。特别是其固有的抗干扰及传输隐蔽能力强的技术优势,可以在公安、消防、救灾等多种特殊领域场合得到重要的应用。 多种超宽带通信体制中,Chirp-UWB体制应用于中远距离通信有其独特优势。然而目前实用的Chirp-UWB技术主要定位于短距离、低速率、低成本应用。所以研究适用于中远距离的Chirp-UWB系统实现结构及与之相关的关键技术十分有意义。 本文的主要研究工作如下: 第一,Chirp-UWB信号产生技术。分别研究了基于模拟VCO及其非线性校正、直接数字合成(DDS)、DDS+锁相环、DDS+变频+倍频四种信号产生方案,详细分析了各自的性能及应用于Chirp-UWB通信系统的可行性。研究表明,基于DDS+倍频+变频的信号产生方案结合了模拟和数字信号产生技术的优点,是一种较好的大带宽Chirp-UWB信号产生方案。 第二,Chirp-UWB信号采集处理技术。首先研究了利用高速ADC对Chirp-UWB信号进行采样并高速数字处理的实现方案,然后给出一种有源频谱压缩结合低速ADC采样的实现方案。后一方案利用时域相乘实现频域相关,从而将极大带宽的Chirp信号压缩为一个窄带信号,避免了高速采样及高速数字信号处理,是一种有效的Chirp-UWB信号采集处理方案。 第三,Chirp-UWB系统硬件实现非理想因素分析。针对一种实用的Chirp-UWB实现结构,从工程实现角度分析了非理想因素的来源,通过建立数学模型,研究了其对系统性能的影响,并给出消除或降低这些影响因素的解决办法和思路。 最后,基于以上研究,选择DDS+变频+倍频的信号产生方案及有源频谱压缩的接收结构,设计了Chirp-UWB系统基带及射频收发电路。


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