文献综述(2000字左右)
一、研究背景
近年来,通信技术获得了惊人的发展,尤其是无线通信更是当前发展最快的技术之一。无线通信技术的总趋势是走向高速化、超带宽。
超宽带(UWB)技术是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽,一般认为-10dB 相对带宽超过25%,或者-10dB 绝对带宽超过500MHz 就称为超宽带。超宽带(UWB)技术始于20 世纪60年代兴起的脉冲通信技术,利用频谱极宽的超短脉冲进行通信,主要用于军用雷达、定位和通信系统中。美国联邦通信委员会(FCC)对此项新技术进行反复论证,认为超宽带系统可以在3.1GHz-10.6GHz 之间以有限功率运行,并于2002 年2 月14号正式批准了将UWB 技术应用于民用通信的议案。超宽带有别于其他现存的一些通信技术,其最根本的区别在于无需载波,可以直接发射冲激脉冲序列,因而具有很宽的频谱和很低的平均功率,有利于与其他系统共存,提高频谱利用率,大大降低了发射和接收设备的复杂性。
UWB 常被设计用来给家庭和办公中的高速无线通信提供便利和可移动性,特别是在短距离范围内的WPAN 使用上,UWB 将帮助人们摆脱对导线的依赖,并使视频或其他需要大带宽的数据的无线传输从几乎不可能变为现实。一项数据显示UWB 设备可以在10 米范围内以110Mbps 的速度传输数据。这个带宽速度是蓝牙技术的100倍,是Wi-Fi 技术的2倍。在一次通信中,这个带宽的容量是现代视频信号的3倍。设计师们确信UWB 产品的速度上限能够达到1Gbps。
相对于窄带信号,使用 UWB技术进行无线传输具有以下优势:(1)尽管有些时候会依赖于收发设备之间的距离,但UWB 标准消耗非常低的平均传输功率,以毫瓦作为单位。(2)因为每频带所需要的谱线能量很低,所以UWB 通信十分安全可靠。它也可以与在相同频带下工作的窄带系统并存。(3)UWB 更高的带宽支持高达1Gbps 的数据传输速度。(4)UWB 通信在多通道的分时复用和接收的正确性上表现优异。
很明显 UWB 是一项成长中,旨在取代其他窄带技术的用于短距离通信的手段,因此超宽带技术在高速无线个人网(HDR-WPAN);无线以太网接口链路(WEIL);智能无线区域网(IWAN);室外点对点网络(OPPN);传感器定位和识别网络(SPIN)将有着广泛的应用。
在超宽带接收机系统中,低噪声放大器(Low noise amplifier 简称LNA)是接收前端的最重要模块之一。它位于处于天线和射频滤波器后的第一级,必须对射滤波器表现为一个50Omega; 的负载特性以保证最大的功率传输,其噪声特性将直接影响整个系统的噪声性能,进而决定接收机的灵敏度和动态工作范围。与普通放大器相比,低噪声放大器一方面可以减小系统的杂波干扰,提高系统的灵敏度;另一方面放大系统的信号,保证系统工作的正常运行。可以不夸张的说,低噪声放大器的性能不仅制约了整个接收系统的性能,而且,对于整个接收系统技术水平的提高,也起了决定性的作用。因此,研制合适的高性能、更低噪声的放大器,已经成为超宽带系统设计中的核心技术之一。因此本次论文主要将从不同的方面讨论UWB 设备中低噪声放大器的设计。一个典型的UWB LNA 说明由表1.1 列出。
表 1.1 用于典型UWB 接收器前端的LNA 参数
