超寬頻簡稱UWB，其全稱是Ultra Wide-Band，它的中心頻率至少達到500MHz。與傳統的“窄帶”和普通的“寬頻”技術相比，它們主要的區別就是超寬頻技術具有很大的頻寬。在美國聯邦通信委員會（F C C ）的定義中它的頻寬是比中心頻率高25％或者是大於1.5GHz。所謂超寬頻雷達，即工作頻寬大於或等於其中心頻率25% 的雷達。
1 超寬頻雷達定義
超寬頻(ultrawideBand，UWB)雷達通常定義為：雷達發射信號的分數頻寬(FBW)大於0.25的雷達。超寬頻技術就是通過對非常短的單脈衝進行一系列的加工和處理，包括產生、傳輸、接收和處理等，實現通信、探測和遙感等功能。超寬頻是指該技術的一個主要特點，即占用的頻寬非常大。它也可以被稱為脈衝雷達（impulserddar）、脈衝無線電（impulseradio）、無載波(carrier-free)技術和時域(timedomain)技術等。
2 超寬頻雷達系統組成
典型的超寬頻雷達系統由波形產生器、發射機、接收機、收發天線和信號處理器等部件組成。其中波形產生器產生超寬頻信號波形，比如線形調頻脈衝、衝擊脈衝、隨機噪聲等等。其中衝擊脈衝信號是比較成熟的超寬頻雷達信號，所謂衝擊脈衝就是指產生和消失時間極其短暫的瞬間電流，其產生和消失時間僅為幾百微秒至幾納秒。超寬頻的傳輸把調製信息的過程放在一個非常寬的頻帶上進行，並且以這一過程所持續的時間來決定頻寬所占據的頻率範圍，即頻寬=1/ 持續時間，所以超寬頻雷達具有很大的頻寬。
3 超寬頻雷達的優勢
超寬頻雷達具有大頻寬的特點，與常規窄帶雷達系統相比，超寬頻雷達具有以下優越性能：
3.1 抗干擾性能強。超寬頻雷達系統具有較大的處理增益，在發射時將微弱的無線電脈衝信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低於普通設備產生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴過程中產生擴頻增益。與常規雷達系統相比較具有更強的抗干擾性。
3.2 超寬頻雷達兼有低頻和寬頻的特點，對地表和樹葉具有較強的穿透能力，可以探測樹林中的隱藏目標。
3.3 雷達信號具有極高的距離分辨力。由於超寬頻雷達的相對頻寬大，可以分辨目標的許多散射點，將這些散射點的回波信號積累，可以改善信噪比，其分辨力可以達到厘米量級。
3.4 具有良好的目標識別能力。由於雷達發射脈衝的時間短，可以使目標不同區域的回響分離，使目標的特性突出，從而進行目標的識別。此外，藉助信號的寬譜特性，可以激勵目標的眾多回響模式，也增加了雷達的目標識別能力。
3.5 超近程探測能力。傳統的雷達在探測近程目標時存在盲區，而超寬頻雷達的最小探測距離與距離分辨力大致相等，這一特點使超寬頻雷達具有超近程探測能力。
4 超寬頻雷達信號
超寬頻雷達信號的兩種可能表示方法:一是借用窄帶信號的複數模型法,優點是便於近似計算超寬頻信號的變換和易於誤差估計;第二種方法是採用實數模型法,充分反映信號的超寬頻特性。由於超寬頻信號的時間瓣數目的降低,復包絡已不能反映信號形狀。即使在精確結果的條件下,複數模型都不能令人滿意,最好還是用時間的實數振盪函式來模擬超寬頻信號。
在超寬頻雷達中基於窄脈衝形式的無載波信號是目前超寬頻雷達中套用最多的一種信號。雖然由於其功率受限而限制了超寬頻雷達的作用距離,但它在超寬頻雷達特性,尤其是目標特性研究中特別適用。故現今的超寬頻雷達大多數都採用此類脈衝型信號。
超寬頻窄脈衝信號測試結果5 目標對超寬頻信號的雷達特性
雷達所解決的全部問題都可以歸結為被雷達目標所散射的電磁場的某些特性問題。超寬頻信號下目標的建模方法有兩種:結構物理方法和表象方法。結構物理方法可以揭示雷達信號非穩態散射的物理機理。表象方法便於研究複雜形狀和有塗層的問題。於超寬頻信號的特點導致雷達目標具有一種可以稱之為超寬頻無線電信號頻率二重性的特殊性質:低頻區的信息與高解析度。這種性質在於,隨著無線電信號頻譜的加寬,解析度也同時提高,從而出現了獲取低頻段信息的可能性。獲得雷達目標的超寬頻特性後,就可以用於目標識別、雷達成像、確定姿態和計算極化效應等。
5.1 超寬頻雷達目標回波信號
對於超寬頻雷達,因為目標上的“亮點”數目以及觀測角是不定的,所以目標反射回來的回波信號形式具有隨機性,從而導致接收信號的不可觀測性。所以不能像以往窄帶雷達那樣認為接受到的回波信號是確知信號的概念來描述超寬頻雷達的接收信號。
6 超寬頻雷達天線
在超寬頻情況下,發射天線激勵信號的形狀與輻射長的時間結構不一致,以及接收天線入射波的時間結構與其輸出信號不一致。場的時間結構與角坐標的關係排除了非穩態情況下直接利用經典單色方向圖的可能性,此時,單色方向圖已經完全失去了它的意義。因此,天線特性只用頻率特性族或脈衝特性族來描述。另外超寬頻信號輻射的另一個特點是可能在有限尺寸天線上分出局部輻射中心。
對超寬頻雷達天線的基本要求有:在超寬頻信號頻帶中輸入阻抗不變;最大輻射方向不變;存在明顯的相位中心;場強增益係數的頻率關係:對於發射天線G(ω)=const,ω:Δω;對於接收天線,G(ω)～ω2,ω:Δω;對於收發共用天線G(ω)～ω,ω:Δω。
7超寬頻雷達的套用
超寬頻雷達最早的套用是出於美國陸軍探測地下物體的需要,且在目標成像、叢林透視,以及某些類型的雜波抑制和低RCS目標探測等方面有其套用前景。
7.1目標識別
超寬頻雷達有兩種識別目標的方法:第一種方法是以足夠寬的寬頻信號來照射目標,以估測其諧振頻率,這些估測數據可以用作識別目標的樣板。另一個方法是採用足夠精細的距離分辨力,可分辨目標的所有散射中心,從而實現目標的識別。
第一種方法要求信號的最小頻率應該為目標的諧振散射體長度的2～4倍。波形中較高頻率將激勵較高模式的諧振,但是基波諧振通常具有最強的回響。為提高目標識別的可靠性,希望激勵儘可能多的諧振,所以要選用足夠頻寬的信號。對於轟炸機而言,信號要覆蓋2～4兆赫,其寬頻指數為0.66。
第二種方法形成目標的一維“圖像”(常稱它為距離輪廓)。超寬頻雷達的回波是一系列的回波,而不是窄帶雷達的一個集中回波。這些回波攜帶了一系列不同角度信息的回波,可通過逆合成孔徑處理進行目標成像。如果所成的像具有足夠多細節以區別相似的飛機類型,從而實現目標的識別。
7.2雷達成像
用超寬頻雷達建立目標圖像的理論基礎是劉易斯-鮑雅爾斯基恆等式或特殊情況下的卡諾-莫法特恆等式。其成像方法有:拉頓逆變換(或多維傅氏變換),其缺點是抗干擾能力差;另外是試探法,它是以線性作用回響的被測強制分量與目標輪廓函式的關係,以及輪廓函式與特徵函式的關係為基礎的,其特點是必須以離散的形式提出問題,而且要求反覆求解。包括:有限表面法、投影函式法、利用目標回波成像和利用目標衝激回響成像。超寬頻雷達成像的特點:具有發現隱蔽目標的能力：UWB雷達具有強的穿透葉狀物的能力。它是一類地面穿透型雷達。
