帶寬的定義

通常，這里說(shuō)的帶寬是指在電路、組件頻率響應(yīng)或信號(hào)功率譜-3dB點(diǎn)之間的差值。對(duì)于一個(gè)正弦脈沖信號(hào)，脈寬的倒數(shù)近似為-3dB信號(hào)帶寬。當(dāng)然也有用信號(hào)所占有的頻率范圍來(lái)定義信號(hào)帶寬，也就是用最高頻率減去最低頻率 (FH-FL)。

其他帶寬定義包括X dB帶寬，具體定義見(jiàn)下圖。另外，平時(shí)也會(huì)遇到“工作帶寬”、“瞬時(shí)帶寬”等說(shuō)法。雷達(dá)工作帶寬常常是指該雷達(dá)可能工作的頻率范圍，例如我們常聽(tīng)到的S波段雷達(dá)、X波段雷達(dá)或者毫米波雷達(dá)等，是指雷達(dá)工作時(shí)的頻率在該范圍內(nèi)。

瞬時(shí)帶寬往往指雷達(dá)信號(hào)帶寬，根據(jù)雷達(dá)模式從幾MHz~幾百M(fèi)Hz。對(duì)于相控陣?yán)走_(dá)，瞬時(shí)帶寬會(huì)受到一定的限制。當(dāng)信號(hào)具有一定帶寬時(shí)，以中心頻率設(shè)計(jì)的移相器波控碼不變，對(duì)相位的權(quán)值不變，但由于相對(duì)于中心頻率的偏離，會(huì)導(dǎo)致波束掃描的指向會(huì)發(fā)生偏離。另外，在接收寬帶信號(hào)時(shí)，由于孔徑渡越時(shí)間的限制，陣列兩端的信號(hào)不能同時(shí)相加，會(huì)導(dǎo)致波形展寬。也就是說(shuō)要實(shí)現(xiàn)相控陣天線的大瞬時(shí)帶寬，需要解決上述問(wèn)題。

窄帶、寬帶和超寬帶

并不是說(shuō)帶寬小的就是窄帶或者帶寬大的就是寬帶、超寬帶，所謂窄帶寬帶超寬帶是基于相對(duì)帶寬來(lái)說(shuō)的，相對(duì)帶寬是用帶寬除以中心頻率獲得的。從James D. Taylor的“Ultrawideband Radar: Applications and Design”的書(shū)中找到了有價(jià)值的參考依據(jù)。大家可以看到不同的來(lái)源對(duì)超寬帶雷達(dá)的定義略有不同。

在Wick的“Principles of Waveform Diversity and Design”的書(shū)中給出了窄帶、寬帶和超寬帶的定義，該書(shū)中將雷達(dá)通信和電子戰(zhàn)對(duì)帶寬的定義稍作區(qū)別對(duì)待，且看下表。

昨日文章《從大氣衰減圖，看毫米波雷達(dá)的常用頻段》中提到“77GHz頻段比24GHz頻段的帶寬更寬、波長(zhǎng)更短，分辨能力能提升三倍以上”是指若相對(duì)帶寬的要求相同時(shí)，77GHz頻段可用的帶寬可以比24GHz頻段大三倍以上。并不是說(shuō)所有的77GHz頻段雷達(dá)就比24GHz頻段的分辨率高三倍以上，還是要看具體雷達(dá)的信號(hào)帶寬等參數(shù)。

超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)

超寬帶無(wú)線通信信號(hào)占用極寬的頻帶，可與其他通信系統(tǒng)共享頻譜資源，功率譜也可以做到極低，從而不去干擾其他通信系統(tǒng)，它是短距離無(wú)線通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，例如智能交通、消防、軍事通信等。超寬帶無(wú)線通信有脈沖體制和載波體制兩種。

脈沖體制的超寬帶通信技術(shù)采用基帶窄脈沖信號(hào)，無(wú)需進(jìn)行載波的調(diào)制和解調(diào)，通過(guò)脈沖序列攜帶信息，可以做到系統(tǒng)簡(jiǎn)單、功耗低，信號(hào)穿透能力還挺強(qiáng)。

信息調(diào)制到基帶窄脈沖序列上的技術(shù)主要有跳時(shí)技術(shù)、脈沖位置調(diào)制技術(shù)以及脈沖極性調(diào)制技術(shù)等。信號(hào)檢測(cè)的方法一般有峰值檢測(cè)法、能量檢測(cè)法和相關(guān)檢測(cè)法等。

在發(fā)送端用與信道沖激響應(yīng)相匹配的濾波器對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波，可以使接收信號(hào)更加集中，達(dá)到簡(jiǎn)化接收機(jī)機(jī)構(gòu)，提高信息傳輸速率的作用。在接收端可以進(jìn)行高速采樣和低精度量化成數(shù)字信號(hào)再檢測(cè)。

脈沖體制的超寬帶信號(hào)需要滿足的條件有兩個(gè)：帶寬和功率。峰值功率下降10dB時(shí)相對(duì)帶寬大于20%，或者絕對(duì)帶寬大于500MHz。另一個(gè)條件就是有效全向輻射功率(EIRP)也被加以了限制，應(yīng)用場(chǎng)景不同頻段不同，對(duì)功率的限制不同。

超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)

超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)在樹(shù)叢穿透、掩埋或隱蔽目標(biāo)探測(cè)、高分辨測(cè)繪成像等領(lǐng)域應(yīng)用突出。超寬帶雷達(dá)使用多種信號(hào)形式，包括短脈寬的脈沖、步進(jìn)頻率編碼信號(hào)、脈沖序列編碼信號(hào)、隨機(jī)噪聲信號(hào)等。