Elecbee UWB 超宽带天线 3-10G 2.5 增益

Name: Elecbee UWB 超宽带天线 3-10G 2.5 增益
Brand: Elecbee
SKU: 1332944
Price: 92.62 USD
Availability: InStock

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主要特点

工作频率：3-10G

发射功率：5W

电压驻波：小于2.5

增益：2.5

超宽带技术特点：

(1) 传输速率高，空间容量大

对于香农信道容量公式，系统在加性高斯白噪声（AWGN）信道中的无差错传输速率上限为：

C = B × log2 (1 + SNR)

其中 B（单位：Hz）是信道带宽，SNR 是信噪比。在 UWB 系统中，信号带宽 B 高达 500 MHz 至 7.5 GHz。因此，即使信噪比 SNR 较低，UWB 系统也可以在短距离内实现数百兆赫到 1 Gb/s 的传输速率。例如，如果使用 7 GHz 带宽，即使信噪比低至 -10 dB，理论信道容量也可以达到 1 Gb/s。因此，UWB技术非常适合短距离高速传输应用（如高速WPAN），可以大大提高空间容量。理论研究表明，基于 UWB 的 WPAN 的空间容量比当前的 WLAN 标准 IEEE 802.11.a 高一到两个数量级。

(2) 适合短距离通讯

根据FCC规定，UWB系统的辐射功率非常有限，3.1GHz到10.6GHz频段的总辐射功率仅为0.55mW，远低于传统窄带系统。随着传输距离的增加，信号功率会不断衰减。因此，接收信噪比可以表示为传输距离SNRr (d )的函数。对于香农公式，信道容量可以表示为距离的函数。

C(d)=B×log2[1+SNRr(d)] (2)

此外，超宽带信号具有极其丰富的频率成分。众所周知，无线信道在不同频段表现出不同的衰落特性。由于随着传输距离的增加，高频信号衰落速度极快，这会导致UWB信号失真，从而严重影响系统性能。研究表明，当收发器之间的距离小于 10m 时，UWB 系统的信道容量高于 5GHz 频段的 WLAN 系统。当收发器之间的距离超过12m时，UWB系统在信道容量上的优势将不复存在。因此，UWB系统特别适用于短距离通信。

(3) 良好的共存性和保密性

由于UWB系统的辐射谱密度极低（小于-41.3dBm/MHz），对于传统的窄带系统，UWB信号的谱密度甚至低于背景噪声水平。 UWB 信号对窄带系统的干扰可视为宽带白光。噪音。因此，UWB系统与传统窄带系统具有良好的共存性，对于提高日益紧张的无线频谱资源的利用率非常有利。同时，极低的辐射谱密度使得UWB信号非常隐蔽，难以拦截，对提高通信保密性非常有利。

(4) 多径分辨率强，定位精度高

由于 UWB 信号使用的脉冲很窄，持续时间很短，因此它的时间和空间分辨率非常强。因此，UWB 信号的多径分辨率非常高。极高的多径分辨率赋予 UWB 信号高精度测距和定位能力。对于通信系统，必须辩证分析UWB信号的多径分辨率。无线信道的时间选择性和频率选择性是制约无线通信系统性能的关键因素。在窄带系统中，无法区分的多径会导致衰落，而 UWB 信号可以使用分集接收技术将它们分离和组合。因此，UWB系统具有很强的抗衰落能力。但是，UWB信号极高的多径分辨率也会导致信号能量的严重时间色散（频率选择性衰落），接收机必须通过牺牲复杂度（增加分集数）来捕获足够的信号能量。这将对接收机设计提出严峻挑战。在实际的 UWB 系统设计中，必须对信号带宽和接收器复杂性进行折衷以获得理想的性价比。

(5) 体积小、功耗低

传统的 UWB 技术不需要正弦载波，数据经过调制以在纳秒或亚纳秒的基带窄脉冲上传输。接收机使用相关器直接进行信号检测。收发器不需要复杂的载波频率调制/解调电路和滤波器。因此，可以大大降低系统复杂度，降低收发器体积和功耗。 FCC对UWB的新定义在一定程度上增加了无载波脉冲整形的难度。但是，随着半导体技术的发展和新型脉冲发生技术的出现，UWB系统仍然继承了传统UWB体积小、功耗低的特点。

UWB脉冲形成技术：

任何数字通信系统都必须利用与信道匹配良好的信号来承载信息。对于线性调制系统，调制信号可以统一表示为：

s(t)=∑Ing(t -T ) (3)

其中In为承载信息的离散数据符号序列； T是数据符号的持续时间；

g(t)是时域整形波形。通信系统的工作频段、信号带宽、辐射谱密度、带外辐射、传输性能、实现复杂度等因素取决于g(t)的设计。

对于 UWB 通信系统，整形信号 g(t) 的带宽必须大于 500 MHz，信号能量应集中在 3.1 GHz 到 10.6 GHz 频段。早期的 UWB 系统使用纳秒/亚纳秒无载波高斯单周期脉冲，信号频谱集中在 2 GHz 以下。 FCC对UWB的重新定义和频谱资源的分配对信号整形提出了新的要求，信号整形方案必须进行调整。近年来，出现了许多有效的方法，如基于载波调制的成形技术、Hermit正交脉冲整形和椭圆波（PSWF）正交脉冲整形。

高斯单周期脉冲：

高斯单周期脉冲，即高斯脉冲的导数，是最具代表性的无载波脉冲。每一阶脉冲波形可以通过从高斯一阶导数连续推导得到。

随着脉冲信号阶数的增加，过零点的数量逐渐增加，信号的中心频率向高频方向移动，但信号的带宽变化不大，相对带宽逐渐减小。早期的 UWB 系统使用一阶、二阶脉冲，信号频率分量从 DC 持续到 2 GHz。根据 FCC 对 UWB 的新定义，必须使用 4 级或更高阶的亚纳秒脉冲才能满足辐射频谱要求。图 3 显示了一个典型的 2 ns 高斯单周期脉冲。

载波调制成型技术：

原则上，只要信号-10dB带宽大于500MHz就可以满足UWB要求。因此，用于配备载波的通信系统的传统信号整形方案可以移植到 UWB 系统。此时UWB信号设计转化为低通脉冲设计，通过载波调制，信号频谱可以在频率轴上灵活移动。

带载波的整形脉冲可表示为：

w(t)=p(t)cos(2πfct)(0≤t≤Tp) (4)

其中 p(t) 是持续时间为 Tp 的基带脉冲； fc 为载波频率，即信号中心频率。如果基带脉冲 p(t) 的频谱为 P(f)，则最终整形脉冲的频谱为：

可以看出，整形脉冲的频谱取决于基带脉冲p(t)，只要p(t)的-10dB带宽大于250MHz就可以满足UWB设计要求。通过调整载波频率 fc，信号频谱可以在 3.1GHz 到 10.6GHz 范围内灵活移动。如果与跳频（FH）技术相结合，可以方便地构建跳频多址（FHMA）系统。这种脉冲整形技术用于许多 IEEE 802.15.3a 标准提案中。图 4 显示了一个典型的载波校正余弦脉冲，其中心频率为 3.35 GHz，-10 dB 带宽为 525 MHz。

Hermite正交脉冲：

Hermite 脉冲是一类正交脉冲整形方法，最初是为高速 UWB 通信系统提出的。结合多进制脉冲调制可以有效提高系统传输速率。这种类型的脉冲波形源自 Hermite 多项式。脉冲整形方法的特点是能量集中在低频，各阶波形的波形相差很大，利用载波移位频谱可以满足FCC要求。

PSWF正交脉冲：

PSWF脉冲是一种类似类型的“限时限带”信号，在限带信号分析中具有很好的效果。

与 Hermite 脉冲相比，PSWF 脉冲可以直接根据目标频带和带宽要求进行设计，无需复杂的载波调制来进行频谱偏移。因此，PSWF脉冲属于无载波形成技术，有利于简化收发器的复杂度。

UWB调制和多址技术：

调制方式是指信号携带信息的方式。它不仅决定了通信系统的有效性和可靠性，而且影响信号的频谱结构和接收机复杂度。针对多址技术解决多用户共享信道的问题，合理的多址方案可以大大提高多用户容量，同时减少用户之间的干扰。 UWB系统中使用的调制方案可分为两大类：基于超宽带脉冲的调制和基于OFDM的正交多载波调制。多址技术包括：时跳多址、跳频多址、直接扩频码分多址和波分多址。在系统设计中，调制方式和多址方式可以合理结合。

超宽带调制技术：

(1) 脉冲位置调制

脉冲位置调制 (PPM) 是一种使用脉冲位置来承载数据信息的调制方案。根据所使用的离散数据符号状态的数量，可分为二进制PPM（2PPM）和多进制PPM（MPPM）。在这种调制方式下，一个脉冲重复周期内可能出现两个或M个脉冲位置，脉冲位置与符号状态一一对应。根据相邻脉冲位置的距离与脉冲宽度的关系，可分为部分重叠PPM和正交PPM（OPPM）。在部分重叠的PPM中，为了保证系统传输的可靠性，通常选择脉冲自相关函数的负脉冲点彼此相邻，从而最大化相邻符号的欧几里得距离。在 OPPM 中，脉冲位置通常以脉冲宽度为间隔确定。接收器使用相关器在相应位置执行相干检测。鉴于UWB系统的复杂性和功率限制，在实际应用中，常用的调制方式为2PPM或2OPPM。

PPM的优点是只需要根据数据符号控制脉冲位置，不需要控制脉冲幅度和极性，因此可以以较低的复杂度实现调制解调。因此，PPM是早期UWB系统中广泛使用的调制方法。然而，由于 PPM 信号是单极性的，因此在辐射谱中经常会出现幅值较高的离散谱线。如果不抑制这些线，将很难满足 FCC 对辐射频谱的要求。

(2) 脉冲幅度调制

脉冲幅度调制（PAM）是数字通信系统最常用的调制方法之一。在 UWB 系统中，多进制 PAM (MPAM) 不应用于实现复杂性和功率效率。 UWB 系统中常用的 PAM 有两种使用方式：开关键控 (OOK) 和二进制相移键控 (BPSK)。前者采用非相干检测可以降低u200bu200b接收机的复杂度，而后者采用相干检测可以更好地保证传输的可靠性。

与2PPM相比，BPSK在相同辐射功率下可以获得更高的传输可靠性，并且辐射频谱中不存在离散频谱。

(3) 波形调制

波形调制（PWSK）是一种结合多正交波形（如 Hermite 脉冲）提出的调制方案。在这种调制方式中，使用M个相互正交的等能量脉冲波形来承载数据信息，每个脉冲波形对应一个M进制数据符号。在接收端，采用M个并行相关器进行信号接收，采用最大似然检测完成数据恢复。由于各种脉冲能量相等，可以在不增加辐射功率的情况下提高传输效率。在脉宽相同的情况下，可以实现比MPPM更高的符号传输率。在相同符号率下，其功率效率和可靠性均高于 MPAM。由于这种调制方法需要更多的整形滤波器和相关器，因此实现复杂度更高。因此，在实际系统中很少使用，目前仅限于理论研究。

套餐包括：

1 x UWB 超宽带天线

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