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摘要：本文分析了高斯脉冲微分阶数和成形因子对其能量谱密度的影响,并在此基础上,为了提高高斯脉冲波形的频谱利用率,引入类似线性均衡的概念产生高斯组合波形,并能满足FCC频率辐射掩蔽的要求。同时从应用角度改进算法,使其更具实用价值。

关键词：FCC辐射掩蔽;线性均衡;脉冲组合;脉冲设计算法

引言

UWB是一种无载波通信技术,利用纳秒至亚纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,所占频谱范围很宽,适用于高速、近距离的无线个人通信。

通过对高斯脉冲波形的时域和频域的分析并结合天线的特性,可得出发射天线输入端采用高斯四阶导数脉冲波形较其他低阶、高阶导数脉冲波形更具优越性,适宜信号的传输。

但是,高斯四阶脉冲的频谱利用率并不高,尤其是0~0.96GHz频段。为了解决这个问题,本文利用高斯组合波形来提高频谱利用率。

高斯脉冲波形的特性

传统的UWB系统采用高斯脉冲作为传输的波形,由于天线的求导特性,其输出信号与输入信号之间存在导数的关系。假设输入高斯波形的表达式为,,其中,,是高斯脉冲的成形因子,则其输出波形可表示为：

(1)
相应的二阶导数及高阶导数分别为：
(2)

随着高斯脉冲阶数的增大,其功率谱密度逐渐符合FCC-MASK的限制要求,即N增大时,谱密度曲线向右移,中心频率和峰值频率也不断提高。高斯四阶脉冲波形可以满足FCC对发射功率谱密度的要求。

在图1中可以直观地看出,相同阶数的高斯波形由于t值不同,在频域上的变化是比较大的。随着值的不断变小,其波形的带宽不断变大,同时中心频率也随之向高频迁移。当=2ns 时,其频域正好落在0~0.96GHz频段,而且带宽比较狭长,经过修正后可以满足FCC-MASK的频率掩蔽要求。而当t在亚纳秒级时,带宽变大,基本可以涵盖整个超宽带的频带。因此,可以认为通过对上述多个波形的线性组合,达到满足FCC-MASK的要求,同时还可以提高频谱利用率。

图1 不同对高斯四阶脉冲波形频域的影响

关键词： 超宽带 组合 脉冲波形