超宽频无线技术的发展

阎 梅，王西武，张殿富
(武警工程学院 陕西西安 710086)

超宽频无线技术利用时间精准、形态特别的脉冲序列每秒可以传送一亿位以上的数字信息。如今，网际网络有线无线连接日渐增多。在发达国家，很多人一天大部分时间活动在10m的范围内，都是用网络有线连接。这样的短距离，让可携式电子产品与网络之间有可能透过短距无线技术进行通信。

1 特 点

超宽频无线与熟悉的无线电通讯形式不同，如AM／FM、短波、收音机、电视等。这些窄频业务使用载波，而且会保持在各自的频带范围内，以避免彼此干扰。载波的振幅、频率或相位信息调制在基带的载波信号上，然后在接收端再解调。

超宽频技术则截然不同，不采用载波讯号，而是发射一系列断断续续的脉冲。通过改变脉冲的振幅、极性、时间和其他特性，便可将信息编码成数据流。超宽频的传输模式有好几种不同的术语，像是无载波、基频、非正弦或是脉冲应用等。

超宽频脉冲的延续时间很短，因此必须在横跨几GHz的连续频带内运作。结果是脉冲越短，占据的频带越宽。

超宽频接收机的平均辐射功率远低于家电，应该不会对使用者造成任何生理上的伤害。不过这点要完全证实，还需要进一步的实验室测试。举例来说，一个典型的200yW特超宽频发送机所辐射出的平均能量，只有传统600mW特行动电话的1／3 000。

应用实例

图l所示的是一个超宽频手持台，他被设计为完全双向的声音和数据传输，速率为128kb／s和115．2kb／s。这个无线电收发装置发射的中心频率在L频段(1．5GHz)，瞬时带宽为400MHz，超宽频发射机输出功率为2W，平均功率为640 yW，这样导致了差的功率密度为1．6 pW／Hz。传播距离有一个大约1-2 km的范围(小型天线与视线之间)，采用一个小型增益天线可延伸到10～20km范围。

图2所示是一个相当独特的无线电收发装置，他被设计成利用地表面波或地波的非视线传播的通信设备。为了配合这种传播模式，工作频率必须低于100MHz。因此这个系统设计的工作频率波段为30～50 MHz，并且输出功率为35W。这个无线电设备使用标准的SINCGARS(30～88MHz)VHF军用天线可以传输128kb／s的数字语音和数据信号，而且传播路径需要高于水面10mile。在陆地上传播距离依据的是地形，但是在树木、建筑物和山脉的影响下传播距离应为1～5mile(这里需要注意的是即使利用的是超宽频无线脉冲技术，在水面上传播抗多径效应仍然是一个严重的问题，原因是水面上非常小的相切角和强大的相位反射造成传播路径和反射路径之间小的微分延迟。因此，两个高频率的超宽频系统和许多的常规的窄带VHF／UHF无线电设备一样不具备这个必须的性能)。同样，在接收机方面惟一能做的是增加抗干扰电路去抑制由于在这个频率范围内强的频段内干扰而引起的灵敏度的降低。

图3所示的是一个高速率(超过25Mb／s)的超宽频无线电设备，他可以通过一个不对称的双向链接传输压缩的图像来指挥和控制信息。这个系统也可以工作在1．3～1．7GHz的频段内，输出功率为4W。这个设计的终目的是为无人驾驶航空飞机超过60nmile的视线传播提供收发信号。在地面控制台上使用的是一个小型的抛物柱面反射天线。

3 发展前景

超宽频技术还有其他非通讯方面的重要应用。他的运作是时间的脉冲，类似雷达上的应用。这样的脉冲让超宽频无线技术能够辨识埋藏的物体，或是墙后面的动静，对搜救或执法任务来说，这样的能力可能是非常重要的。

超宽频的精准脉冲，也可用来测定室内发射器的位置，运作起来就像定位系统(GPS)或是路捷汽车防盗技术的地区版。利用放置在附近的多个接收器，超宽频无线技术可以经由三角测量找出贴有发射器的物品位置。这项功能对百货业者进行所谓的虚拟盘点可能非常有用，像是追踪高价格产品是在架上或是仓库里。这种位置搜寻的特色也可用来加强安全，将超宽频接收器装置在精灵门锁或是自动提款机里，只有获得授权(带有超宽频发射器)的人接近到1 metre以内，机器才能运作。

成功开发超宽频无线技术，将催生一系列全新的电子设备和产品，人们的生活方式也将随之改变。例如，未来将不必到录像带店挑选影片，在加油站给车子加油时，就可以利用便携式的大容量储存设备，以超宽频无线传输所要的影片。超宽频能让PDA里庞大的日程表和电子邮件通讯簿，在瞬间就完成同步处理，信息的收发也可以在公共场所完成，像是咖啡厅、机场、饭店和会议中心。搭飞机或火车旅行时，只要配备有超宽频，人们可以戴上三维影像眼镜，打开高传真音响配备，欣赏一连串输入的影像，或是玩互动游戏。影像狂热人士只要透过超宽频无线，就可以把相机里的数字影像和录像画面到计算机上或是家庭电影院里，而且不会有目前经常使用的纠结缠绕的缆线。