27、超宽带技术中的射频方面及天线研究进展

超宽带技术中的射频方面及天线研究进展

1. 超宽带技术的传输方式

超宽带（UWB）技术有两种主要的传输方式：
- 基于脉冲的传输（脉冲无线电） ：使用带宽达数 GHz 的脉冲进行传输。经典的脉冲形状如高斯单周期脉冲及其衍生物，可由低成本设备生成，脉冲直接在基带馈入发射天线，无需混频器，与传统窄带收发器相比，复杂度降低。然而，脉冲无线电的缺点是经典脉冲形状不能很好地利用频谱模板，导致信噪比损失。
- 正交频分复用（OFDM）传输 ：将带宽划分为多个宽带信道，通过 OFDM 传输信号。这种方式能很好地利用给定的频谱模板，但缺点是需要更多的信号处理。

2. 超宽带天线辐射方向图的紧凑模型

2.1 理论基础

考虑超宽带天线的辐射方向图 $F(f,\varphi,\theta)$，与标准窄带辐射方向图的主要区别在于，超宽带辐射方向图不能再被视为与频率无关，必须明确考虑频率 $f$ 的依赖性，这使得超宽带辐射方向图数据量大且难以处理和优化。
- 相位模式 ：对于固定平面切割 $\theta = \theta_0$ 的采样辐射方向图 $F(f,\varphi,\theta_0)$，将剩余的角度依赖性 $\varphi$ 展开为相位模式。每个极化的辐射方向图可展开为复指数形式：
[F(f,\varphi) = \sum_{m = -\infty}^{\infty} F_{\varphi}^m(f) \exp(jm\varphi)]
Rogier 指出，准确描述辐射方向图所需的相位模式数量受天线尺寸限制，可将