超寬帶(UWB,Ultra-Wideband)設備即使用超寬帶技術(UWT,Ultra-Wideband Technology)的設備。所謂超寬帶技術,即用于短距離無線電通信的技術,其中涉及在極大頻率范圍內分布的射頻能量的有用生成和發射,此頻率范圍可能與分配給無線電通信業務的若干頻帶相重疊。使用超寬帶技術的設備通過天線產生的有用輻射至少有500MHz的-10dB帶寬。
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我國通信行業標準YD/T 2237《超寬帶(UWB)設備技術要求和測試方法》規定了使用超寬帶(UWB)技術的發射機、收發信機和接收機的技術要求和測試方法。下述主要簡介該標準相關技術要求方面的內容,如要詳細了解該標準具體全部內容的請查閱下附件1。
附件1:YD/T 2237-2011《超寬帶(UWB)設備技術要求和測試方法》
需要說明的是,我們知道,生成UWB信號存在多種數據調制和隨機化方案的不同技術,可能涉及很大的頻率范圍,跨越了諸多無線電業務,導致了UWB設備的測量不同于傳統的無線電測量方法。因此,關于UWB設備的測試方法ITU-R建議書SM.1754-2006《超寬帶發射的測量技術》專門對UWB設備的測試方法進行了規范,包括時域方法和頻域方法。并在SM.1745中也給出了兩種測量方法的優缺點比較。YD/T 2237-2011參照了ITU-R SM.1754-2006建議書。若要詳細了解ITU-R SM.1754-2006建議書具體內容的請查閱下附件2。
附件2:ITU-R建議書SM.1754(05/2006)《超寬帶發射的測量技術》
一、工作方式和帶寬
1、工作方式
在YD/T 2237中給出的UWB設備的工作方式是:使用超寬帶技術(UWT)的設備通常以極低的功率,在極大的頻率范圍內發射。
但它并沒有具體給出其設備的工作頻率頻段或范圍,這是因為實現UWB的技術方案有多種。最常用的有高速UWB技術方案(HR-UWB)和低速UWB技術方案(LR-UWB)。其中,HR-UWB技術方案包括基于載波的技術(又包括單載波技術、雙載波技術和多帶載波技術(MB-OFDM))和基于脈沖的技術(IR-UWB)等;LR-UWB又定義了三個頻段。上述這些UWB技術所規范的工作頻率范圍是不相同的,下表1-1依據相關規范標準匯總了它們的工作頻率范圍,包括其工作帶寬要求。
表1-1:UWB設備的工作頻率范圍及工作帶寬
2、工作帶寬:
在YD/T 2237中給出的UWB設備的工作帶寬要求是:超寬帶設備的發射信號帶寬為-10dB帶寬,并應不小于500MHz。
而在ITU-R SM.1755(05/2006)《超寬帶技術特性》建議書中規定:使用超寬帶技術的設備的天線一般生成兩種有意輻射:至少500MHz的–10dB帶寬(稱為B-10)或大于0.2的–10dB部分帶寬(稱為μ-10)。關于這兩種帶寬的計算方法詳見下表1-2中;關于各種UWB技術的實際工作帶寬詳見表1-1中。
表1-2:UWB設備的工作帶寬的計算方法及要求
溫馨提示:工業和信息化部于2024年4月22日印發了《超寬帶(UWB)設備無線電管理暫行規定》(工信部無[2024] 77號),自2025年8月1日起施行。該《規定》首次要求,我國超寬帶(UWB)設備的射頻頻率范圍應工作在7163~8812MHz,并給出了頻率特性要求等。
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二、等效全向輻射功率譜密度
等效全向輻射功率(EIRP,Equivalent Isotropically Radiated Power)為無線電發射機供給天線的功率與在給定方向上天線絕對增益的乘積。各方向具有相同單位增益的理想全向天線,通常作為無線通信系統的參考天線。這里規定了被測設備的等效全向輻射功率譜密度,即表2-1中列出了允許的等效全向輻射功率譜密度值。等效全向輻射功率譜密度定義為單位帶寬內的平均等效全向輻射功率。等效全向輻射功率譜密度應是設備在任何頻率,任何輻射方向上的最大值。其最大值不能超過表2的值。
表2:超寬帶(UWB)設備的等效全向輻射功率要求
三、雜散發射
工作頻帶外雜散發射應按照表3的分辨率帶寬來測量。帶外發射應滿足表3中的指標。
表3:超寬帶(UWB)設備的帶外雜散發射要求
四、其他無用發射
UWB設備所發時的無線信號的功率可能會低于設備本身的數字或模擬電路的雜散發射。因此如果能夠證明UWB設備的某個發射不符合第一條所定義的發射信號,而且不是從UWB設備的發射天線中輻射出來的信號(如關掉設備的UWB部分的發射,或者斷開UWB部分的發射天線),那么應將此發射作為雜散發射.其發射限值應符合表3的要求。
注意:我國無線電管理部門對UWB系統的無線電管理工作也高度重視,為滿足UWB系統的應用需求,提高頻率利用率,根據我國無線電頻率劃分和實際使用情況,于2008年12月6日制定并發布了《超寬帶(UWB)技術頻率使用規定》(工信部無[2008] 354號)。在該《規定》中,對超寬帶(UWB)技術設備的頻率特性與射頻特性等提出了管理要求,與上述YD/T 2237標準相關無線性能要求是一致的。
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五、電磁兼容性要求
獨立UWB無線設備的電磁兼容性要求應符合GB 9254中的要求。含有插入式無線設備的主設備或組合設備的電磁兼容性要求應符合主設備或組合設備的電磁兼容性要求。
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就UWB設備的技術要求的內容,在YD/T 2237中只是給出了上述的相關內容。但實際上YD/T 2237中還給出了相關測試的基本要求的內容,也放在技術要求的章節中。它包括:測試信號的選取;測試場地;被測設備的方向;測量距離;測量天線和測試環境等。