1. 研究目的与意义
超宽带（ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ，ＵＷＢ）技术又可称为脉冲无线电( impulse radio)、时域(time domain)或无载波(carrierfree)通信，是采用脉冲信号作为信息载体的通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，uwb能在10米左右的范围内实现数百mbit/s至数gbit/s的数据传输速率, uwb具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线lan、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。与普通二进制移相键控(bpsk)信号波形相比，uwb方式不利用余弦波进行载波调制而发送许多小于1ns的脉冲，因此这种通信方式占用带宽非常之宽，且由于频谱的功率密度极小，它具有通常扩频通信的特点。抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大
与蓝牙和wlan等带宽相对较窄的传统无线系统不同，uwb能在宽频上发送一系列非常窄的低功率脉冲。较宽的频谱、较低的功率、脉冲化数据，意味着uwb引起的干扰小于传统的窄带无线解决方案，并能够在室内无线环境中提供与有线相媲美的性能。uwb具有以下特点：
抗干扰性能强。uwb采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益。因此，与ieee802．11a、ieee802．11b和蓝牙相比，在同等码速条件下，uwb具有更强的抗干扰性。传输速率高。uwb的数据速率可以达到几十mbit/s到几百mbit/s，有望高于蓝牙100倍，也可以高于ieee802．11a和ieee802．11b。
2. 国内外研究现状分析
国外：早在1965年美国就确立了UWB的技术基础，后20年内UWB主要用于美国军事应用，其研究机构仅限于与军事相关的企业及研究机关和团体。目前美国国防部正开发几十种UWB系统，包括战场窃听器等等。
民用方面主要用于通信，雷达以及精确定位。索尼，时域，摩托罗拉，英特尔，戴姆勒克莱斯勒等高技术公司都已涉足UWB技术开发，将各种消费类电子设备以高价的数据传输率相连以满足对短距离无线通讯小型化，低成本，低功率，高速数据传输等要求。
国内：2001年9月初发布的十五863计划通信技术主题研究项目中，把超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容，鼓励国内学者加强这方面的研发工作，关于UWB通信系统的研究还没有形成规模。而很多高校和研究机构也投入大量精力对超宽带通信尤其是超宽带天线展开了研究，取得了一些研究成果。
3. 研究的基本内容与计划
主要研究内容：
①设计具有阻带特性的超宽带天线。由于超宽带系统与其他系统共享频率资源，尤其是3.3-3.6ghz上对wimax，5.1-5.8ghz上对wlan的干扰，为避免干扰最有效的方法就是设计具有阻带特性的uwb天线。
②关注超宽带天线对超脉冲波形的影响，将超宽带天线的时域影响和频域影响结合起来研究。因为超宽带天线与窄带天线不同，在超宽带系统中，超宽带天线是一个重要的带通脉冲整形滤波器，仅关注天线的常规参数是不够的，还需要从系统的角度来衡量天线的特性。
4. 研究创新点
为了有效辐射，超宽带系统脉冲应满足的基本条件是没有直流分量，其次，超宽带脉冲的功率谱还应遵循2002年美国FCC规定的有关室内室外辐射掩膜的标准，频谱利用率要高，第三，发射谱的形状要尽量平坦，理想的UWB发射信号的频谱应接近白噪声谱，且幅值越低越好，不至于对原有窄带用户造成大的干扰。在超宽带系统试验中通常需要测量长枪很弱且持续时间又很短的电磁脉冲，脉冲上升时间和脉冲宽度可能只有几十个皮秒甚至更短。对于在这种短脉冲状态下工作的天线，我们希望接受波形与辐射场波形相比不产生大的失真，特别是不应有长的拖尾。要精确测量这样的脉冲，要求接受天线有足够的带宽以覆盖接受信号的频谱，另外还要有足够的灵敏度，以便记录微弱的信号，同事满足这两点是困难的。因此如何设计满足要求的超宽带脉冲测量天线，对超宽带系统的设计和研究具有重要意义。
对超宽带信号而言通常天线很难满足不是真传递的条件，接受端电流或电压波形存在有很长的震荡拖尾。因为接受天线上的电流将在天线两端来回反射，所以一般的天线不能不失真地测得入射场波形。目前相对较好的能完成检测任务的天线主要有用金属板构成的TEM喇叭，锥形单极子天线以及无反射连续电阻加载天线，但他们几何形状复杂加工困难。利用与频率基本无关的短探针或尺寸很小的环天线作为检测器件，可以基本不失真地测得入射时域波形，但检测灵敏度很低，提高他们的检测灵敏度非常关键，克服失真的方法主要有2个：一是采用点小天线，如电压探针和小电流环天线，但这会降低天线的。灵敏度；另一个方法是采用加长天线，使他的末端反射脉冲在测量窗口之外，即用数据处理的方法去掉后续脉冲，因为天线尺寸较大，天线各段由入射场感应的电荷在不同时刻到达输出端，这样做往往会使测得的脉冲明显变宽。
微带天线作为平面型天线，具有低剖面，易拱形，重量轻，易加工，易组阵等优点。随着集成电路技术和光刻工艺的进步，未带天线的应用也越来越多，在卫星通信，雷达监测，无线通信和射频测量等领域微带天线都有广泛的应用。在航天飞行旗中，由于飞行器位置姿态不固定，它们的通信测控设备都要求共形的，重量轻，体积小而又成本低的圆极化天线。圆极化微带天线恰是能满足这些要求的比较理想的天线类型。但微带天线有其固有的缺陷，阻抗带宽较窄，这成为限制其广泛应用的主要障碍.
