帶寬的定義
通常,這里說的帶寬是指在電路、組件頻率響應或信號功率譜-3dB點之間的差值。對于一個正弦脈沖信號,脈寬的倒數近似為-3dB信號帶寬。當然也有用信號所占有的頻率范圍來定義信號帶寬,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,具體定義見下圖。另外,平時也會遇到“工作帶寬”、“瞬時帶寬”等說法。雷達工作帶寬常常是指該雷達可能工作的頻率范圍,例如我們常聽到的S波段雷達、X波段雷達或者毫米波雷達等,是指雷達工作時的頻率在該范圍內。
瞬時帶寬往往指雷達信號帶寬,根據雷達模式從幾MHz~幾百MHz。對于相控陣雷達,瞬時帶寬會受到一定的限制。當信號具有一定帶寬時,以中心頻率設計的移相器波控碼不變,對相位的權值不變,但由于相對于中心頻率的偏離,會導致波束掃描的指向會發生偏離。另外,在接收寬帶信號時,由于孔徑渡越時間的限制,陣列兩端的信號不能同時相加,會導致波形展寬。也就是說要實現相控陣天線的大瞬時帶寬,需要解決上述問題。

窄帶、寬帶和超寬帶
并不是說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帶寬來說的,相對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”的書中找到了有價值的參考依據。大家可以看到不同的來源對超寬帶雷達的定義略有不同。

在Wick的“Principles of Waveform Diversity and Design”的書中給出了窄帶、寬帶和超寬帶的定義,該書中將雷達通信和電子戰對帶寬的定義稍作區別對待,且看下表。

昨日文章《從大氣衰減圖,看毫米波雷達的常用頻段》中提到“77GHz頻段比24GHz頻段的帶寬更寬、波長更短,分辨能力能提升三倍以上”是指若相對帶寬的要求相同時,77GHz頻段可用的帶寬可以比24GHz頻段大三倍以上。并不是說所有的77GHz頻段雷達就比24GHz頻段的分辨率高三倍以上,還是要看具體雷達的信號帶寬等參數。
超寬帶無線通信系統
超寬帶無線通信信號占用極寬的頻帶,可與其他通信系統共享頻譜資源,功率譜也可以做到極低,從而不去干擾其他通信系統,它是短距離無線通信領域研究的熱點,例如智能交通、消防、軍事通信等。超寬帶無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采用基帶窄脈沖信號,無需進行載波的調制和解調,通過脈沖序列攜帶信息,可以做到系統簡單、功耗低,信號穿透能力還挺強。
信息調制到基帶窄脈沖序列上的技術主要有跳時技術、脈沖位置調制技術以及脈沖極性調制技術等。信號檢測的方法一般有峰值檢測法、能量檢測法和相關檢測法等。
在發送端用與信道沖激響應相匹配的濾波器對發射信號進行預濾波,可以使接收信號更加集中,達到簡化接收機機構,提高信息傳輸速率的作用。在接收端可以進行高速采樣和低精度量化成數字信號再檢測。

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

超寬帶雷達系統
超寬帶雷達系統在樹叢穿透、掩埋或隱蔽目標探測、高分辨測繪成像等領域應用突出。超寬帶雷達使用多種信號形式,包括短脈寬的脈沖、步進頻率編碼信號、脈沖序列編碼信號、隨機噪聲信號等。