UWB ультра Широкополосная Антенна | Электронные компоненты и принадлежности

Антенна UWB (вулкан)       Это улучшенная ультраширокополосная антенна типа Вулкан, которая в основном используется для позиционирования сверхширокополосной связи, связи и т. д. Антенна покрытие частота 2,0 ГГц-10,5 ГГц, а постоянная волна, как правило, 2,0 или меньше. Антенна имеет характеристики небольшого размера и высокую эффективность.1. Технические индикаторы антенны       1. Рабочая частота: 2,4-10,5 г   2. Режим поляризации: Вертикальная линейная поляризация   3. Входное сопротивление: 50 (Ом)   4. Отношение стоящей волны: <2,0 (Типичный)   5. Максимальная мощность: <10 Вт (40dBm)   6. Размеры: 50*50 мм (без разъема)   7. Форма соединителя: гнездо SMA (наружное отверстие винта)   8. Механический Вес: 10 г   Изображение продукта     UWB Технические характеристики (1) Высокая скорость передачи и большая емкость В соответствии с формулой мощности канала Шеннон, верхний предел безотказной скорости передачи системы в добавке белого гауссового шума (AWGN) канал: C = B× log2(1 + SNR) (1) Где B (единица измерения: Гц)-пропускная способность канала, а SNR-отношение сигнал-шум. В СШП системы, сигнал пропускная способность B настолько высока, насколько это 500 МГц до 7,5 ГГц. Таким образом, даже если отношение сигнал-шум SNR является низким, система UWB может достичь скорости передачи от нескольких сотен мегагерц до 1 ГБ/сек. на коротком расстоянии. Например, если вы используете полосу пропускания 7 ГГц, даже с коэффициентом сигнала/шума до-10 дБ, теоретическая Емкость канала может достигать 1 ГБ/сек.. Таким образом, технология UWB очень подходит для высокоскоростных применений передачи на короткие расстояния (например, высокоскоростной WPAN), что может значительно улучшить космическую емкость. Теоретические исследования показали, что космическая емкость на основе UWB WPANs на один-два порядка выше, чем текущий стандарт WLAN IEEE 802,11. a. (2) подходит для связи на короткие расстояния В соответствии с FCC, аддитивного цветового пространства (правила, излучаемой мощностью в UWB система очень ограниченное и общая мощность излучения в 3,1 ГГц до 10,6 ГГц Диапазон составляет всего 0,55 МВт, что намного ниже, чем у обычной узкополосной системы. По мере увеличения расстояния передачи мощность сигнала будет продолжать снижаться. Таким образом, полученное отношение сигнал-шум может быть выражено как функция расстояния передачи SNRr (d ). По формуле Shannon Емкость канала может быть выражена как функция расстояния. C(d)= B× log2[1 + SNRr(d)] (2) Кроме того, ультраширокополосные сигналы имеют чрезвычайно богатый Частотный компонент. Хорошо известно, что Беспроводные каналы имеют различные выцветающие характеристики в разных частотных диапазонах. Так как высокая частота сигнала выцветания чрезвычайно быстро, так как расстояние передачи увеличивается, это вызывает искажение сигнала UWB, тем самым серьезно влияя на производительность системы. Исследования показывают, что когда расстояние между трансиверами составляет менее 10 м, мощность канала системы UWB выше, чем у системы WLAN диапазона 5 ГГц. Когда расстояние между трансиверами превышает 12 м, преимущество системы UWB в емкости канала больше не будет существовать. Таким образом, система UWB особенно подходит для короткой связи. (3) хорошее сосуществования и конфиденциальность Из-за чрезвычайно низкой радиационной спектральной плотности системы UWB (менее-41.3 дБм/МГц), для традиционных узкополосных систем спектральная плотность сигналов UWB даже ниже уровня фонового шума. Помехи UWB сигналов для узкополосных систем можно рассматривать как широкополосный белый. Уровень шума. Таким образом, системы UWB хорошо сосуществуют с традиционными узкополосными системами, что очень полезно для улучшения использования все более жестких беспроводных ресурсов спектра. В то же время чрезвычайно низкая Радиационная спектральная плотность делает сигнал UWB очень скрытым и трудно перехлестнуть, что очень полезно для улучшения конфиденциальности связи. (4) высокое разрешение и высокая точность позиционирования Поскольку сигнал UWB использует узкий Пульс с очень коротким сроком, его время и пространственное разрешение очень сильны. Таким образом, Многоточечное разрешение сигнала UWB является чрезвычайно высоким. Чрезвычайно высокое Многоточечное разрешение дает UWB сигналы высокой точности диапазона и возможности позиционирования. Для систем связи разрешение нескольких путей сигналов UWB должно анализироваться диалектически. Селективность времени и частотная селективность беспроводного канала являются основными факторами, которые ограничивают производительность беспроводной системы связи. В узкополосных системах неотличимые мультипути вызовут выцветание, в то время как сигналы UWB могут разделять их и объединять их с использованием методов приема разнообразия. Таким образом, система UWB обладает сильной защитой от выцветания. Тем не менее, чрезвычайно высокое Многоточечное разрешение сигнала UWB также приводит к сильной дисперсии времени (частотно-селективное выцветание) энергии сигнала, И приемник должен захватывать достаточную энергию сигнала, жертвуя сложностью (увеличивая количество разнообразия). Это будет создавать серьезные проблемы с дизайном приемника. При фактическом дизайне системы UWB пропускная способность сигнала и сложность приемника должны быть нарушены. Идеальное соотношение цены и качества. (5) Малый размер и низкое энергопотребление Традиционная технология UWB не требует синусоидального носителя, и данные модулируются на nanosecond или sub-nanosecond узком пульсе baseband. Приемник использует коррелятор для прямого обнаружения сигнала. Трансивер не требует сложной модуляции частоты носителя/Демодуляции схем и фильтров. Таким образом, сложность системы может быть значительно уменьшена, а объем трансивера и потребление энергии могут быть уменьшены. Новое определение UWB FCC увеличивает сложность бескаретного формирования импульса в определенной степени. Однако с развитием полупроводниковой технологии и появлением технологии нового импульсного поколения, система UWB по-прежнему наследует небольшой размер и низкое энергопотребление традиционного UWB. Особенности. 3 UWB импульсная формовочная технология Любая цифровая система связи должна передавать информацию с сигналом, который хорошо соответствует каналу. Для систем линейной модуляции модулированный сигнал может быть равномерно представлен как: S (t)= & sum;Ing(t -T ) (3) В котором есть последовательность дискретных символов данных, несущих информацию; T-продолжительность символов данных; G (t)-это форма времени для формирования домена. Диапазон рабочих частот, полоса пропускания сигнала, спектральная плотность излучения, внешнее излучение, производительность передачи, сложность реализации, И т. Д. Система связи зависит от конструкции g(t). Для UWB коммуникационные системы, пропускная способность формы сигнала г (t) должно быть больше, чем 500 МГц и энергии сигнала должны быть сосредоточены в 3,1 ГГц до 10,6 ГГц. Ранние UWB системы использовали nanosecond/sub-nanosecond бескаретные гауссийские одноцикловые импульсы с спектром сигнала, концентрированным ниже 2 ГГц. Новое определение UWB FCC и распределение спектральных ресурсов ставят новые требования на формирование сигнала, и схема формирования сигнала должна быть скорректирована. В последние годы появились многие эффективные методы, такие как методы формирования на основе несущей модуляции, ортогональное формирование импульса и эллипсоидальная волна (PSWF) ортогональное формирование импульса. 3,1 Гаусса-рабочий цикл импульсный Гауссианские импульсы одного цикла, которые являются производными гауссианских импульсов, являются наиболее репрезентативными бескаретными импульсами. Каждый заказ импульсной формы может быть получен путем последовательного получения от гауссовской первой производной. По мере увеличения порядка импульсного сигнала число пунктов нулевого перехода постепенно увеличивается, а Центральная частота сигнала движется к высокой частоте, но полоса пропускания сигнала не меняется значительно, и относительная полоса пропускания постепенно уменьшается. Ранние системы UWB использовали импульсы 1-го и 2-го порядка, и компоненты частоты сигнала продолжались от постоянного тока до 2 ГГц. В соответствии с новым определением UWB FCC, субнаносекундный Пульс 4-го или более заказа должен использоваться для удовлетворения требований к спектру излучения. На рис. 3 показан типичный 2 ns Gaussian одноцикличный пульс. 3,2 технология модуляции несущей В принципе, требования UWB могут быть выполнены до тех пор, пока полоса пропускания сигнала-10 дБ превышает 500 МГц. Таким образом, обычные схемы формирования сигналов для оборудованных перевозчиком систем связи могут быть портированы на системы UWB. В это время конструкция сигнала UWB преобразуется в низкочастотную импульсную конструкцию, и спектр сигнала может гибко перемещаться по частотной оси с помощью модуляции несущей. Форменный Пульс с несущей может быть выражен как: W (t)= p(t)cos(2 & pi;fct)(0 ≤t ≤Tp) (4) Где p(t) является основным диапазоном импульса длительности Tp; fc является несущей частотой, т. Е. Частотой центра сигнала. Если спектр импульсного p(t)-P(f), то спектр конечных форменных импульсов: Видно, что спектр форменного импульса зависит от baseband pulse p(t), и требования к дизайну UWB могут быть удовлетворены, если полоса пропускания-10 дБ p(t) более 250 МГц. Благодаря регулировке несущая частота fc, сигнал спектра может быть в диапазоне от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц. Гибкое движение по периметру. В сочетании с технологией hopping (FH) может быть удобно сконструирована многочастотная Система доступа (FHMA). Этот метод формирования импульсов используется во многих стандартных предложениях IEEE 802.15.3a. Диаграмме 4 типичный операторского исправлены, pulse с несущая частота 3,35 ГГц, а также-10 дБ пропускная способность 525 МГц. 3,3 хермите Ортогональный импульс Hermite pulses-это класс ортогональных методов формирования импульсов, которые были впервые предложены для высокоскоростных систем связи UWB. В сочетании с многодисковой импульсной модуляцией может эффективно увеличить скорость передачи данных в системе. Этот тип импульсного сигнала получен из Hermite polynomial. Метод формирования импульса характеризуется тем, что энергия концентрируется на низкой частоте, а формы сигналов соответствующих заказов имеют большую разницу, И спектру переноса требуется для удовлетворения требований FCC. 3,4 pswf quadrature пульс PSWF pulse-это аналогичный тип сигнала с ограничением по времени, который очень хорошо влияет на анализ сигнала с ограниченным диапазоном. По сравнению с импульсами Hermite, импульсы PSWF могут быть спроектированы непосредственно с целевой частотной полосой и требованиями к полосе пропускания без необходимости комплексной модуляции несущей для переноса спектра. Таким образом, PSWF pulse относится к технике бескаретной формовки, что выгодно для упрощения сложности трансивера. 4 UWB Модуляция и технология множественного доступа Модуляция относится к тому, как сигналы несут информацию. Он не только определяет достоверность и надежность системы связи, но и влияет на спектральную структуру сигнала и сложность приемника. Из-за проблем, связанных с технологией множественного доступа, решение проблемы совместного использования нескольких пользователей, разумная схема многократного доступа может значительно улучшить возможности нескольких пользователей, уменьшая при этом помехи между пользователями. Схемы модуляции, используемые в системах UWB, можно разделить на две широкие категории: Модуляция на основе сверхширокополосных импульсов и ортогональная мультинесущая модуляция на основе OFDM. Множественные технологии доступа включают в себя: многократный доступ во времени, многократный доступ, многократный доступ, прямое распределение кода, Множественный доступ и разделение длины волны, Множественный доступ. В конструкции системы режим модуляции и режим множественного доступа могут быть разумно объединены. 4.1UWB технология модуляции (1) импульсная модуляция положения Модуляция положения импульса (PPM)-это Схема Модуляции, которая использует импульсные позиции для передачи информации. В соответствии с количеством используемых дискретных типов символов данных, их можно разделить на бинарные PPM (2PPM) и многодисковые PPM (MPPM). В этом модулирующем режиме есть два или м положения, в которых Пульс может возникать в течение одного периода повторения импульса, и позиция импульса соответствует значению состояния «один к одному». В зависимости от связи между расстоянием между соседними позициями импульса и шириной импульса, его можно разделить на частично перекрывающиеся PPM и ортогональные PPM (OPPM). В частично перекрывающихся PPM, для обеспечения надежности передачи системы, прилегающие импульсные позиции обычно выбираются как отрицательные пиковые точки функции автокорреляции импульса, таким образом, максимальное расстояние евклидов от прилегающих символов. В OPPM импульсное положение обычно определяется с интервалами ширины импульса. Приемник использует коррелятор для последовательного обнаружения в соответствующем месте. Ввиду сложности и ограничения мощности системы UWB, на практике широко используемый метод модуляции составляет 2ppm или 2OPPM. Преимущество PPM заключается в том, что ему нужно только контролировать положение пульса в соответствии с символом данных и не нужно контролировать амплитуду и полярность пульса, так что Модуляция и Демодуляция могут быть реализованы с более низкой сложностью. Таким образом, PPM является широко используемым методом модуляции в ранних системах UWB. Однако, поскольку сигнал PPM является однополярным, часто существуют дискретные спектральные линии с более высокими амплитудами в спектре излучения. Если эти линии не будут подавлены, будет трудно удовлетворить требования FCC К спектру излучения. (2) импульсная амплитудная модуляция Амплитудная Модуляция импульса (PAM)-это число Один из наиболее часто используемых методов модуляции для систем связи слов. В системах UWB многорежимный PAM (MPAM) не должен использоваться с учетом сложности реализации и энергоэффективности. Существует два способа использования PAM, широко используемых в системах UWB: ВКЛ-ВЫКЛ Keying (OOK) и бинарный фазовый сдвиг Keying (BPSK). Первый может использовать некогерентное Обнаружение для уменьшения сложности приемника, в то время как последний может использовать когерентное Обнаружение для лучшего обеспечения надежности передачи. По сравнению с 2PPM BPSK может получить более высокую надежность передачи при той же радиационной мощности, и нет дискретного спектра в спектре излучения. (3) Модуляция формы волны Модуляция волноводной формы (PWSK)-это Схема Модуляции, предлагаемая в сочетании с мульти-ортогональными волноводами, такими как импульсы Hermite. В этом модулирующем режиме M взаимно ортогональные импульсные формы энергии используются для передачи информации о данных, и каждая импульсная форма соответствует символу M-ary data. На приемном конце M параллельные Корреляторы используются для приема сигнала, и для завершения восстановления данных используется Обнаружение максимальной степени риска. Так как различные импульсные энергии равны, эффективность передачи может быть улучшена без увеличения мощности излучения. В чехол одного и того же ширину импульса, более высокий символ скорости передачи, чем MPPM может быть достигнута. При той же скорости символа его энергоэффективность и надежность выше, чем MPAM. Поскольку этот метод модуляции требует большего количества фильтров и корреляторов, сложность реализации выше. Поэтому он редко используется в практических системах и в настоящее время ограничен теоретическими исследованиями.