本文转载自:雷达通信电子战
带宽指频带宽度,是衡量微波系统能响应多少频谱的重要指标。从低频fL到高频fH之间的频率范围来计算:Bw=fH−fL,其中fH和fL分别为最高和最低信号频率,超过该频率范围,信号至少比峰值信号低10dB。带宽还有许多其他表示方式:
3dB带宽
常说的3dB带宽,是指在信号功率谱对称的情况下,功率谱密度比信号频谱中心处的峰值下降3dB的两个频率之间的频率范围。当然,你也可以用x dB的带宽来描述:
百分比带宽(相对带宽)
对于从低频fL到高频fH工作的系统,百分比带宽由(fH-fL)/fc*100%给出。fc=(fH+fL)/2是中心频率。注意,根据这个定义,可能有超过100%的带宽;工作频率从100MHz到10GHz的放大器的带宽为200%。
带宽百分比是一个简单的计算,它给出了系统或组件可以处理的频率变化量的度量。随着频率的提高,绝对带宽的部分虽然会增加,但其百分比带宽可能会减少。例如,以10GHz为中心的1GHz通带滤波器将具有10%的带宽,而以100GHz为中心的10GHz通带滤波器也具有相同的10%百分百带宽。
工作带宽
工作带宽指雷达工作频率的范围,也就是雷达发射信号频率可变的范围。例如我们常听到的S波段雷达、X波段雷达或者毫米波雷达等,是指雷达工作时的频率在该范围内。
瞬时带宽
瞬时带宽指雷达的瞬时信号的带宽,也就是单个发射脉冲内所能调制的最大信号带宽。它与工作带宽是不同的。我们常常根据分辨率要求来简单倒推信号带宽,例如1m分辨率需要150MHz;带宽达到500MHz的话可以提供0.3m的分辨率,这在雷达成像中较典型。
根据雷达模式的不同,瞬时带宽从几MHz~几百MHz的情况都有 。对于相控阵雷达,瞬时带宽会受到一定的限制。当信号具有一定带宽时,以中心频率设计的移相器波控码不变,对相位的权值不变,但由于相对于中心频率的偏离,会导致波束扫描的指向会发生偏离。
另外,在接收宽带信号时,由于孔径渡越时间的限制,阵列两端的信号不能同时相加,会导致波形展宽。也就是说要实现相控阵天线的大瞬时带宽,需要解决上述问题。
窄带、宽带和超宽带雷达系统
并不是说带宽小的就是窄带或者带宽大的就是宽带、超宽带,所谓窄带宽带超宽带是基于相对带宽来说的。
超宽带雷达系统在树丛穿透、掩埋或隐蔽目标探测、高分辨测绘成像等领域应用突出。超宽带雷达使用多种信号形式,包括短脉宽的脉冲、步进频率编码信号、脉冲序列编码信号、随机噪声信号等。
雷达通信和电子战对带宽的定义稍作区别对待,且看下表:
超宽带无线通信系统
超宽带无线通信信号占用极宽的频带,可与其他通信系统共享频谱资源,功率谱也可以做到极低,从而不去干扰其他通信系统,它是短距离无线通信领域研究的热点,例如智能交通、消防、军事通信等。超宽带无线通信有脉冲体制和载波体制两种。
脉冲体制的超宽带通信技术采用基带窄脉冲信号,无需进行载波的调制和解调,通过脉冲序列携带信息,可以做到系统简单、功耗低,信号穿透能力还挺强。
信息调制到基带窄脉冲序列上的技术主要有跳时技术、脉冲位置调制技术以及脉冲极性调制技术等。信号检测的方法一般有峰值检测法、能量检测法和相关检测法等。
在发送端用与信道冲激响应相匹配的滤波器对发射信号进行预滤波,可以使接收信号更加集中,达到简化接收机机构,提高信息传输速率的作用。在接收端可以进行高速采样和低精度量化成数字信号再检测。
脉冲体制的超宽带信号需要满足的条件有两个:带宽和功率。峰值功率下降10dB时相对带宽大于20%,或者绝对带宽大于500MHz。另一个条件就是有效全向辐射功率(EIRP)也被加以了限制,应用场景不同频段不同,对功率的限制不同。