超宽带技术的发展1887年,赫兹实验证明了电磁波的存在,这可以看作是超宽带技术的起源。超宽带(UWB)概念的初次提及见于1969-1984年间Henning F。 Harmuth出版的有关非正弦电磁波的序列书籍中。现行的超宽带频谱是美国联邦通信委员(FCC,Federal Communications Commission)会于2002年进行的重新规划,此前,超宽带技术一直叫做基带,FCC规定:当信号的相对带宽不低于25%,或者其绝对带宽│fH-fL│不低于500MHz,那么该信号便看作超宽带信号。78737

上个世纪五十年代末是UWB技术得以发展的开端。当时,林肯实验室和斯佩里研究中心正在开发相控阵雷达系统,在试验过程中使用了巴特勒混合相位矩阵。在了解天线网络的宽带特性时,参考了1/4波长横向电磁模式(TEM)的4端口互联特性,发现该模式下各支路之间并无耦合存在,接下来便着手分析微波2-n端口,即所谓的双共轭网络特性。与此同时,Schmidt和PWPKing也正在测量偶极子和共振环散射单元的脉冲响应,实验结果也说明了远场和驱动端口的响应近似于等间距的脉冲。这些发现和Hallan的研究密切相关,Hallan曾发现,用扫频源测量此类散射单元时其频域幅度谱具有周期性。这些微波网络时域和频域响应的一致性证明了测量结果是正确的。在HP的Dr。 Barney Oliver的帮助下,该测量才得以完成。Dr。 J。 Lamar Allen将线性相反微波网络和天线的分析扩展到了铁氧体设备的研究,而后来的Dr。 Harry Croson又将其推广到时域计量学。Drs。 David Lamensdorf和Leon Suman几乎同时用时域技术分析天线。Drs。 C。 Leonard Bennett和JosephD。 Delorenzo在具有脉冲特征和阶跃函数的脉冲源与天线刚刚被研制出来时,就开始直接在时域研究目标的脉冲响应。而作为分析目标散射特性和天线十分有效的工具,时域散射距离的概念是由Dr。 Delorenzo提出来的。俄亥俄州立大学的研究者利用离散频率合成其幅度和相位,在计算机上也做了大量的工作。实际系统研制最后的障碍就是门限接收机的设计。70年代初期,用雪崩击穿式晶体管和隧道二极管检测短持续时间的信号,如100ps。Dr。 A。 Murray Nicolson隧道二极管恒虚警接收机成功地解决了这一问题。此类的接收机至今还在使用。1970-1980年间,Gerald Ross与Dr。Nicolson结合利用窄带脉冲技术与FFT方法开发了测量微波吸收材料隐身特性的固定装置。1978年研究方向转移到信号的通信,几百英尺内的语音信号无需同步就可以清晰的传输。1984-1994年间,通信领域相当大的部分工作由Dr。 Orbert J。Fontana-MSSI现任负责,而ANRO则致力于UWB系统的反恐怖应用。超宽带技术在雷达领域和其他通信领域发展迅速,从1960年到1999年,已有200多篇相关论文在IEEE上发表,获得了100多项专利[1]。

在国内,对于超宽带技术也已经展开了广泛的研究探讨。国防科技大学构建了空域冲激超宽带雷达模型,并针对飞机模型、平板、柱体以及金属球体等典型几何形状的目标,在微波暗室内对该超宽带雷达模型进行了验证[2]。西安交通大学在UWB电磁散射机理及特征的研究中取得了一定的成果。西安电子科技大学在宽带及UWB信号处理算法方面的研究取得了较为不错的进展。此外,还有电子科技大学针对LFMUWB雷达系统展开了深入的研究,同时,北京理工大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学以及南京航空航天大学等院校的相关专业也对超宽带雷达的理论研究及工程应用作出了广泛的探究。

2  超宽带雷达的优势

超宽带雷达的优势十分的显著。

由于超宽带技术是将调制信息放在宽阔的频带上进行传输,并且带宽所占据的频率范围由传输信息所持续的时间决定,所以,超宽带雷达具有很大的带宽。这一特点在探测过程中,可以分辨出目标的散射点,并将这些散射点的回波信号积累起来,改善信噪比从而提高了距离分辨率。

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