近來(lái)，人們可能會(huì)注意到，在通信領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)新的技術(shù)詞匯——超寬帶無(wú)線通信，實(shí)際上，超寬帶無(wú)線電的歷史淵源，可以追溯到一百年前波波夫、馬可尼發(fā)明越洋無(wú)線電報(bào)的時(shí)代�，F(xiàn)代意義上的超寬帶uwb（ultrawide band）無(wú)線電，又稱沖激無(wú)線電（impulse radio）技術(shù)，出現(xiàn)于1960年代，但其應(yīng)用一直僅限于軍事、災(zāi)害救援搜索雷達(dá)定位及測(cè)距等方面。2002年2月14日，這項(xiàng)無(wú)線技術(shù)首次獲得了美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（fcc）的批準(zhǔn)用于民用通信，從而引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，自1998年起，fcc對(duì)超寬帶無(wú)線設(shè)備對(duì)原有窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)的干擾及其相互共容的問(wèn)題開(kāi)始廣泛征求業(yè)界意見(jiàn)，在有美國(guó)軍方和航空界等眾多不同意見(jiàn)的情況下，fcc仍開(kāi)放了uwb技術(shù)在短距離無(wú)線通信領(lǐng)域的應(yīng)用許可，這充分說(shuō)明此項(xiàng)技術(shù)所具有的廣闊應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)誘惑力。

    uwb是一種無(wú)載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒至微微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。一般認(rèn)為-10db相對(duì)帶寬超過(guò)25％，或-10db絕對(duì)帶寬超過(guò)1.5ghz就稱為超寬帶，后來(lái)fcc又將此帶寬值修改為500mhz。由計(jì)算信道容量的shannon公式可知，在信道容量一定的情況下，帶寬與信噪比可以互補(bǔ)。uwb的帶寬非常寬，目前fcc開(kāi)放的頻段是3.1-10.6 ghz，故uwb系統(tǒng)發(fā)射的功率譜密度可以非常低，甚至低于fcc規(guī)定的電磁兼容背景噪聲電平（-41.3dbm—fcc part15），所以短距離uwb無(wú)線通信系統(tǒng)與其他窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)可以共存。uwb的傳輸速率可達(dá)幾十mbps～幾gbps；其收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低于全數(shù)字化；并且其固有的抗多徑衰落功能很強(qiáng)。uwb發(fā)射脈沖持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)小于脈沖重復(fù)周期，平均發(fā)射功率很低，使uwb技術(shù)在實(shí)現(xiàn)超寬帶信號(hào)時(shí)域波形高傳輸數(shù)據(jù)率的同時(shí)也有著低功耗的顯著優(yōu)點(diǎn)。超寬帶技術(shù)在實(shí)現(xiàn)同樣傳輸速率時(shí)，功率消耗僅有傳統(tǒng)技術(shù)的1/10-1/100。另外，由于功率譜密度非常低，幾乎被湮沒(méi)在各種電磁干擾和噪聲中，具有隱蔽性好、低截獲率、保密性好等非常突出的優(yōu)點(diǎn)，能很好的滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)對(duì)安全性的要求。由于uwb信號(hào)定位精度高且具有很強(qiáng)的穿透能力，可探測(cè)地雷等地下物體、墻壁后方空間的物體，所以在透視成像雷達(dá)、人體醫(yī)學(xué)成像、穿地探測(cè)雷達(dá)等方面也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。

    此外，uwb無(wú)線通信技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)是其單位區(qū)域內(nèi)通信容量可超過(guò)每平方米1000kbps，而ieee802.11b僅為每平方米1kbps，藍(lán)牙技術(shù)為每平方米30kbps，ieee802.11a也只為每平方米83kbps。uwb被稱做是短距離無(wú)線通信技術(shù)的一張王牌，其應(yīng)用十分廣泛，該技術(shù)有望很快實(shí)用，并在短距離數(shù)字化的音視頻無(wú)線鏈接、短距離寬帶高速無(wú)線接入等相關(guān)領(lǐng)域得到普及。伴隨著uwb對(duì)民用無(wú)線通信領(lǐng)域的開(kāi)放，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的半導(dǎo)體廠商和設(shè)備制造商都在加緊研究開(kāi)發(fā)實(shí)用系統(tǒng)。英特爾、ti、摩托羅拉和索尼等一些大公司將在近期進(jìn)入超寬帶技術(shù)無(wú)線數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)。此外，美國(guó)的time domain、multispectral solutions以及美國(guó)xtremespectrum等公司也在進(jìn)行uwb無(wú)線設(shè)備的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。

    由于uwb信號(hào)是一種非正弦的窄脈沖，其所占的頻帶非常寬。所以傳統(tǒng)的基于正弦電磁波，正弦信號(hào)諧振以及付氏變換的頻域分析等電路設(shè)計(jì)理論已經(jīng)不能適應(yīng)超寬帶無(wú)線系統(tǒng)的需求。自從19世紀(jì)初建立付氏變換的理論以及后來(lái)無(wú)線電技術(shù)的發(fā)明以后，近一個(gè)多世紀(jì)當(dāng)中，無(wú)線通信傳輸理論基本上都是建立在正弦波的基礎(chǔ)上的。正弦電磁波，波長(zhǎng)和頻率的概念在人們的頭腦中是根深蒂固的。然而，如同勻速圓周運(yùn)動(dòng)僅是經(jīng)典力學(xué)與天文學(xué)中的理想情況一樣，在電磁場(chǎng)與電路理論等領(lǐng)域中，除了基于正弦函數(shù)的特例以外，還在更加廣闊的空間。如非正弦電磁波在雷達(dá)中的成功應(yīng)用、分形天線、walsh函數(shù)、小波變換，uwb無(wú)線通信等都對(duì)傳統(tǒng)的電磁場(chǎng)與電路理論提出了新的挑戰(zhàn)。人們已經(jīng)開(kāi)始探索新的理論來(lái)解決所面臨的新問(wèn)題，如時(shí)域瞬態(tài)電磁學(xué)、超寬帶電磁學(xué)、計(jì)算電磁學(xué)、序率理論等。但是，僅就超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)而言，信號(hào)是納秒至微微秒級(jí)的窄脈沖，其所涉及的頻帶從幾khz到幾十ghz；對(duì)于該系統(tǒng)中的任一元件來(lái)說(shuō)，如果要同時(shí)應(yīng)用原有傳統(tǒng)的電磁場(chǎng)理論，分布參數(shù)和集中參數(shù)電路理論或傳輸線理論來(lái)加以討論求解，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。就是目前人們所采用的時(shí)域有限差分fdtd方法也是非常繁瑣耗時(shí)的。而且，上述一些理論方法也只是針對(duì)某一種特定情況或特定的技術(shù)問(wèn)題，大多還是以正弦波為基礎(chǔ)的概念，尚未對(duì)uwb射頻電路設(shè)計(jì)的許多實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題給出更有效的手段。因此，人們迫切需求一種新的適應(yīng)uwb應(yīng)用的射頻電路設(shè)計(jì)理論。

    目前，國(guó)際上關(guān)于uwb在短距離無(wú)線通信領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)入制定標(biāo)準(zhǔn)的階段，ieee802.15.3a工作組已收到多項(xiàng)提案。u