超宽带(UWB,Ultra-Wideband)设备即使用超宽带技术(UWT,Ultra-Wideband Technology)的设备。所谓超宽带技术,即用于短距离无线电通信的技术,其中涉及在极大频率范围内分布的射频能量的有用生成和发射,此频率范围可能与分配给无线电通信业务的若干频带相重叠。使用超宽带技术的设备通过天线产生的有用辐射至少有500MHz的-10dB带宽。
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我国通信行业标准YD/T 2237《超宽带(UWB)设备技术要求和测试方法》规定了使用超宽带(UWB)技术的发射机、收发信机和接收机的技术要求和测试方法。下述主要简介该标准相关技术要求方面的内容,如要详细了解该标准具体全部内容的请查阅下附件1。
附件1:YD/T 2237-2011《超宽带(UWB)设备技术要求和测试方法》
需要说明的是,我们知道,生成UWB信号存在多种数据调制和随机化方案的不同技术,可能涉及很大的频率范围,跨越了诸多无线电业务,导致了UWB设备的测量不同于传统的无线电测量方法。因此,关于UWB设备的测试方法ITU-R建议书SM.1754-2006《超宽带发射的测量技术》专门对UWB设备的测试方法进行了规范,包括时域方法和频域方法。并在SM.1745中也给出了两种测量方法的优缺点比较。YD/T 2237-2011参照了ITU-R SM.1754-2006建议书。若要详细了解ITU-R SM.1754-2006建议书具体内容的请查阅下附件2。
附件2:ITU-R建议书SM.1754(05/2006)《超宽带发射的测量技术》
一、工作方式和带宽
1、工作方式
在YD/T 2237中给出的UWB设备的工作方式是:使用超宽带技术(UWT)的设备通常以极低的功率,在极大的频率范围内发射。
但它并没有具体给出其设备的工作频率频段或范围,这是因为实现UWB的技术方案有多种。最常用的有高速UWB技术方案(HR-UWB)和低速UWB技术方案(LR-UWB)。其中,HR-UWB技术方案包括基于载波的技术(又包括单载波技术、双载波技术和多带载波技术(MB-OFDM))和基于脉冲的技术(IR-UWB)等;LR-UWB又定义了三个频段。上述这些UWB技术所规范的工作频率范围是不相同的,下表1-1依据相关规范标准汇总了它们的工作频率范围,包括其工作带宽要求。
表1-1:UWB设备的工作频率范围及工作带宽
2、工作带宽:
在YD/T 2237中给出的UWB设备的工作带宽要求是:超宽带设备的发射信号带宽为-10dB带宽,并应不小于500MHz。
而在ITU-R SM.1755(05/2006)《超宽带技术特性》建议书中规定:使用超宽带技术的设备的天线一般生成两种有意辐射:至少500MHz的–10dB带宽(称为B-10)或大于0.2的–10dB部分带宽(称为μ-10)。关于这两种带宽的计算方法详见下表1-2中;关于各种UWB技术的实际工作带宽详见表1-1中。
表1-2:UWB设备的工作带宽的计算方法及要求
温馨提示:工业和信息化部于2024年4月22日印发了《超宽带(UWB)设备无线电管理暂行规定》(工信部无[2024] 77号),自2025年8月1日起施行。该《规定》首次要求,我国超宽带(UWB)设备的射频频率范围应工作在7163~8812MHz,并给出了频率特性要求等。
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二、等效全向辐射功率谱密度
等效全向辐射功率(EIRP,Equivalent Isotropically Radiated Power)为无线电发射机供给天线的功率与在给定方向上天线绝对增益的乘积。各方向具有相同单位增益的理想全向天线,通常作为无线通信系统的参考天线。这里规定了被测设备的等效全向辐射功率谱密度,即表2-1中列出了允许的等效全向辐射功率谱密度值。等效全向辐射功率谱密度定义为单位带宽内的平均等效全向辐射功率。等效全向辐射功率谱密度应是设备在任何频率,任何辐射方向上的最大值。其最大值不能超过表2的值。
表2:超宽带(UWB)设备的等效全向辐射功率要求
三、杂散发射
工作频带外杂散发射应按照表3的分辨率带宽来测量。带外发射应满足表3中的指标。
表3:超宽带(UWB)设备的带外杂散发射要求
四、其他无用发射
UWB设备所发时的无线信号的功率可能会低于设备本身的数字或模拟电路的杂散发射。因此如果能够证明UWB设备的某个发射不符合第一条所定义的发射信号,而且不是从UWB设备的发射天线中辐射出来的信号(如关掉设备的UWB部分的发射,或者断开UWB部分的发射天线),那么应将此发射作为杂散发射.其发射限值应符合表3的要求。
注意:我国无线电管理部门对UWB系统的无线电管理工作也高度重视,为满足UWB系统的应用需求,提高频率利用率,根据我国无线电频率划分和实际使用情况,于2008年12月6日制定并发布了《超宽带(UWB)技术频率使用规定》(工信部无[2008] 354号)。在该《规定》中,对超宽带(UWB)技术设备的频率特性与射频特性等提出了管理要求,与上述YD/T 2237标准相关无线性能要求是一致的。
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五、电磁兼容性要求
独立UWB无线设备的电磁兼容性要求应符合GB 9254中的要求。含有插入式无线设备的主设备或组合设备的电磁兼容性要求应符合主设备或组合设备的电磁兼容性要求。
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就UWB设备的技术要求的内容,在YD/T 2237中只是给出了上述的相关内容。但实际上YD/T 2237中还给出了相关测试的基本要求的内容,也放在技术要求的章节中。它包括:测试信号的选取;测试场地;被测设备的方向;测量距离;测量天线和测试环境等。