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超宽带无线通信技术是一种全新的无线电技术,是无线通信领域的一次重大进步。该技术能提高无线通信系统的容量,并且能和现有的无线电设备同时工作而不互相干扰。此外,超宽带系统具有低功率、高保密性和高处理增益等特点,使其在通信、雷达、定位等领域具有广泛的应用前景。 本研究基于无载波UWB脉冲通信系统,主要适用于定位、探测等低速数据应用场合,显然其它超宽带通信方式不在本文研究范围之内。同时,本研究项目主要是对脉冲方式超宽带通信进行可行性论证的基础研究,所以多址检测、均衡、盲检测等技术非本研究的重点,在此不予详细介绍。 本文首先对超宽带技术做了一个概括性的介绍,通过对超宽带无线通信系统脉冲信号、传播信道以及调制方式的介绍,分析了超宽带通信系统与传统无线通信系统之间的主要差别,以作为超宽带接收检测技术研究的前提和基础。 本文在大量阅读文献的基础上按照传统通信中模拟接收机和数字接收机的分类介绍了超宽带通信系统当前有代表性的几种接收机结构,反映了当前超宽带通信检测技术发展中出现的一些问题以及需要关注的方向。为本文所进行的主要研究作为铺垫。 本文对一种差分相关接收机在硬件电路在能够实现的基础上进行了相关的理论分析,对电路中出现的一些问题加以解释并给出电路改进方案。最后通过对该差分相关接收机的分析指出了超宽带相关接收方式存在的一些共性问题。 本文主要工作以及创新点在于根据实际接收检测到的超宽带脉冲信号波形的特征,特别是多径信号成簇到达的“群”现象,并根据非匹配滤波接收思想提出了两种基于时域波形能量检测的接收方案,一种是采用高灵敏度检波器提取脉冲多径群包络的方案,该方案巧妙的运用了超宽带信号的多径提取信号群包络以获得信号位置信息,提高了信号检测灵敏度,适用于超宽带的低速应用,现已应用于超宽带通信演示系统,获得较好的性能。另一种方案借鉴隧道二极管检测器的工作原理,利用快速集成比较器配合外围电路构建出具有 N型I-V特性曲线的波形能量检测器,采用差分方式利用超宽带信号的电压波形控制电路的负阻振荡,在检测信号位置的同时也起到了放大信号的效果,现已经通过试验电路验证它与隧道二极管具有相近的灵敏度,但是具有更高的稳定性,可操作性。