超宽带脉冲信号波形失真研究

摘要

随着人们对信息量的需求迅猛增长，信息获取方式出现了较大变化，由原来的接触式发展到非接触式，从单纯的各种物理量等数据的采集，逐步发展到利用电磁信号实现对周围环境的感知。由于IR-UWB(ImpulseRadioUltraWideband)信号时延窄、分辨率高的特点，基于IR-UWB的探测成像技术得到了广泛的研究，借助其传输优势，可实现探测、成像、通信一体化。同时，探测技术也从原来的目标检测发展到目标识别，即从峰值检测、目标成像发展到波形分析。针对IR-UWB信号的宽频谱特性，在波形分析的过程中必须考虑由此带来的波形失真问题。这种波形失真会严重影响到探测定位的精度和整个通信系统的性能。
　　本文目的在于研究UWB脉冲信号在反射、透射过程中由于频率依赖性引起的波形失真，分析材料电磁特性、信号入射角、极化方式对脉冲波形失真和能量损耗的影响，从而为本地模板信号、接收机的设计和信道建模提供重要参考，最终为UWB脉冲系统的设计和性能分析提供理论基础。
　　本文系统地介绍了UWB脉冲信号的传播机理，并在此基础上研究了脉冲波形失真的原因和表现形式；讨论了材料电参数的宽带特性，分析归纳了各种室内常见材料在超宽带范围的电参数值；利用频域方法对UWB脉冲信号在光滑表面和粗糙表面的反射进行了理论建模，仿真分析了UWB脉冲信号反射波形的变化趋势；同时，将介质板内多重反射模型引入UWB脉冲信号的透射机理中，针对介质板的特性修正了透射系数，进一步完善了透射波形的分析。最后用数值的方法对反射和透射的失真波形进行了定量描述和分析。

目录

超宽带脉冲信号波形失真研究

Study on UWB Pulse Waveform Distortion

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 超宽带脉冲信号的传播与波形失真

2.1 超宽带电磁场的发展

2.2 电波传播机制

2.3 脉冲波形失真

2.4 本章小结

第3章 室内常见材料的电磁特性

3.1 描述电磁特性的主要参数

3.2 电磁波在介质中的传播特点

3.3 室内常见材料的电参数

3.4 本章小节

第4章 电磁波传播机制理论模型

4.1 频带剖分法

4.2 反射框架

4.3 光滑表面的反射

4.4 粗糙表面的反射

4.5 透射

4.6 本章小结

第5章 仿真结果与分析

5.1 仿真参数描述

5.2 光滑表面反射

5.3 粗糙表面反射

5.4 透射

5.5 本章小结

结论

参考文献

附录1 室内材料超宽带范围电参数

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢