【導(dǎo)讀】UWB（Ultra-Wideband）技術(shù)是一種短距離高速無(wú)線通信技術(shù)，其工作頻帶極寬，可以涵蓋多個(gè)頻段，并且傳輸信號(hào)的時(shí)域非常短暫，這使其在短距離高速通信中具有很大的應(yīng)用潛力。本文將為您介紹UWB技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，以及由Murata推出的多款UWB模塊的功能特性。
提升智能應(yīng)用發(fā)展的UWB技術(shù)
UWB技術(shù)的原理是通過(guò)發(fā)送非常短的脈沖信號(hào)，這些脈沖信號(hào)在時(shí)間域非常短暫，通常只有納秒級(jí)別的長(zhǎng)度，但在頻域上非常寬，可以涵蓋幾百M(fèi)Hz甚至幾GHz的帶寬。由于UWB信號(hào)的能量非常低，因此它不會(huì)對(duì)其他無(wú)線電系統(tǒng)造成干擾。
UWB技術(shù)的帶寬極寬，這使得UWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，UWB并可以支持抗多徑干擾功能，UWB信號(hào)的時(shí)域特性使其能夠在多徑環(huán)境下穿透障礙物，減少多徑干擾的影響，進(jìn)而提高通信可靠性。
另一方面，UWB技術(shù)有利于基于無(wú)線電波飛行時(shí)間（ToF）的應(yīng)用，進(jìn)行安全和精確距離測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)非常高精度的定位，通?？梢赃_(dá)到幾厘米的定位精度。此外，UWB技術(shù)的傳輸功率非常低，這使得其在低功耗應(yīng)用中非常有用，例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
UWB技術(shù)是一種非常有前途的無(wú)線通信技術(shù)，它具有帶寬極寬、抗多徑干擾、高精度定位和低功耗等特點(diǎn)，在未來(lái)的智能化應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。
可實(shí)現(xiàn)高精度定位與導(dǎo)航的UWB技術(shù)
UWB技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，像是UWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非常高精度的定位和導(dǎo)航，這對(duì)于室內(nèi)導(dǎo)航、室內(nèi)定位、商場(chǎng)導(dǎo)航、物流管理等應(yīng)用非常有用。UWB技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)的精確定位，從而實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)追蹤、物流管理、產(chǎn)品追溯等應(yīng)用。由于UWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員和物品的準(zhǔn)確監(jiān)控，從而應(yīng)用于門(mén)禁管理、人員跟蹤、防盜系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等安防領(lǐng)域。
在智能家居應(yīng)用中，UWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家居產(chǎn)品的精確定位和跟蹤，像是判斷人類(lèi)在家庭環(huán)境中的位置，來(lái)調(diào)整空調(diào)的溫度與風(fēng)向，從而實(shí)現(xiàn)智能家居、智能家電等應(yīng)用。此外，UWB技術(shù)可以應(yīng)用于醫(yī)療保健領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的精確監(jiān)測(cè)和定位，從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)療智能化、健康監(jiān)測(cè)等應(yīng)用。
高度集成和可靠的超小型UWB模塊
為了加快客戶開(kāi)發(fā)UWB應(yīng)用產(chǎn)品的速度，Murata推出多款UWB模塊，其可以分成兩大產(chǎn)品系列，第一款是基于NXP芯片組的UWB模塊，NXP UWB芯片組是高度集成和可靠的UWB解決方案，Murata的模塊集成了NXP UWB芯片組、濾波器、時(shí)鐘和外圍組件，這些模塊適用于使用UWB技術(shù)的IoT設(shè)備，來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的位置檢測(cè)。Murata在基于NXP芯片組的UWB模塊中有兩款產(chǎn)品，分別是Type 2BP與Type 2DK。
Murata Type 2BP是超小型UWB模塊，采用了NXP的Trimension SR150 UWB芯片組、時(shí)鐘、濾波器和外圍組件，非常適合一般物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，其低功耗特性也相當(dāng)適合采用電池供電的設(shè)備。Type 2BP是具有共型屏蔽的小尺寸UWB模塊，支持Ch 5與9兩個(gè)UWB頻道，頻率介于UWB 6250 MHz ~ 8250 MHz，具有SPI接口，可支持3個(gè)天線（支持3D AoA或2D AoA）。
Murata Type 2BP采用樹(shù)脂成型與共型屏蔽結(jié)構(gòu)，外型相當(dāng)小巧，支持功率校準(zhǔn)和Xtal校準(zhǔn)，采用ARM Cortex-M33中央處理器內(nèi)核，內(nèi)置128kB的代碼RAM與128kB的數(shù)據(jù)RAM，支持外接天線，但不含射頻連接器與天線，支持1.71V ~ 1.98V的電源電壓，采用LGA封裝與SMT安裝，尺寸僅有6.6 × 5.8 × 1.2 mm，可在-30℃至85℃的溫度范圍工作。Murata Type 2BP已經(jīng)通過(guò)FCC/IC/MIC（日本）認(rèn)證，具有ETSI報(bào)告、FiRa認(rèn)證，并符合ISO9001規(guī)范。
Murata并推出Type 2BP的評(píng)估套件──LBUA0VG2BP-EVK-P，以協(xié)助客戶進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)估，Murata UWB模塊的Type 2BP評(píng)估板上具有Type 2BP和NXP QN9090（BLE芯片）與USB-UART轉(zhuǎn)換芯片，并可通過(guò)USB線和PC的COM端口供電，Type 2BP則可以通過(guò)QN9090進(jìn)行控制。目前該開(kāi)發(fā)套件已獲得Apple?批準(zhǔn)，用于評(píng)估支持UWB的配件，這些配件可利用Apple的附近交互（Nearby Interaction）框架，可與包含U1芯片的Apple產(chǎn)品進(jìn)行交互。
同時(shí)支持藍(lán)牙與UWB技術(shù)的一體化組合模塊
Murata另一款基于NXP芯片組的UWB模塊是Type 2DK，是一款一體化的UWB與Bluetooth? LE組合模塊，集成了NXP Trimension? SR040 UWB芯片組、NXP QN9090 Bluetooth? LE與MCU芯片組、集成UWB / Bluetooth? LE板載天線和外圍組件，低功耗非常適合由鈕扣電池供電的UWB標(biāo)簽／跟蹤器和一般物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
Murata Type 2DK支持Ch 5與9兩個(gè)UWB頻帶，頻率介于UWB 6250 MHz ~ 8250 MHz，采用ARM Cortex-M4（QN9090）中央處理器內(nèi)核，內(nèi)置640KB閃存與152KB SRAM（QN9090），具有集成天線，支持電源電壓1.9V ~ 3.6V，采用LGA封裝與SMT安裝，尺寸僅有19.6 × 18.2 × 2.3 mm，可在-30℃至85℃溫度范圍內(nèi)工作。Type 2DK目前還在認(rèn)證階段，未來(lái)計(jì)劃將通過(guò)FCC/IC/MIC（日本）認(rèn)證，以及ETSI報(bào)告與符合ISO9001規(guī)范。
搭配Type 2DK的評(píng)估套件是LBUA2ZZ2DK-EVK，此評(píng)估套件上具有Type 2DK、UART-USB芯片、SWD端口和鈕扣電池座，尺寸為36 × 35× 12.45 mm。
適合小型與電池供電物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的UWB模塊
Murata還有另外一系列的UWB模塊Type 2AB，該模塊設(shè)計(jì)為超小型、高品質(zhì)、低功耗的UWB模塊，非常適合小型與電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和應(yīng)用。Type 2AB采用Qorvo DW3110/3120 UWB芯片組，支持Ch 5與9兩個(gè)UWB頻帶，以及Bluetooth LE 2.4GHz，具有集成Nordic nRF52840芯片的無(wú)主機(jī)模塊，它還具有用于喚醒UWB和更新固件的低功耗藍(lán)牙（BLE）功能，已經(jīng)集成3軸傳感器可用于節(jié)省電池的功耗，并嵌入了UWB和MCU的參考時(shí)鐘。
Type 2AB超小型、高度集成的UWB模塊，其方形面積比芯片直接封裝（CoB, Chip On Board）解決方案小75%，每個(gè)器件的頻率、Tx功率和天線延遲都經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，并支持多天線設(shè)計(jì)和評(píng)估，可為客戶的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)做出貢獻(xiàn)。
Murata Type 2AB采用ARM Cortex-M4中央處理器內(nèi)核，內(nèi)置1MB閃存與256KB內(nèi)存，支持UWB 6250 MHz ~ 8250 MHz，支持外接天線，但不含射頻連接器與天線，采用LGA封裝與SMT安裝，尺寸僅有10.5 × 8.3 × 1.44 mm，可在-40℃至85℃溫度范圍工作，VDD1、VDD2和VDDMCU的電源電壓介于2.5V ~ 3.6V，VUSB的電源電壓則介于4.35V ~ 5.0V，支持藍(lán)牙5.2，內(nèi)置USB、UART、SPI、I2C主機(jī)接口，通過(guò)FCC/IC/MIC（日本）認(rèn)證與ETSI報(bào)告，符合ISO9001規(guī)范。
Murata也推出了UWB/BLE模塊Type 2AB評(píng)估板 ── LBUA5QJ2AB-828EVB，可通過(guò)USB接口將開(kāi)發(fā)板上的Type-C USB端連接到PC，并具有可用的電源與串行接口，客戶可以通過(guò)串行終端輸入AT命令來(lái)評(píng)估射頻性能，如果客戶將演示固件重新編程到模塊中，也可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的雙向測(cè)距（TWR, Two Way Ranging）和信號(hào)到達(dá)相位差（PDoA, Phase Difference of Arrival）的功能評(píng)估。
結(jié)語(yǔ)
UWB技術(shù)具有高精度、低功耗的特性，并可以實(shí)現(xiàn)非常高精度的定位和導(dǎo)航應(yīng)用，可以廣泛地應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)與智能家居領(lǐng)域，已經(jīng)逐漸引起市場(chǎng)上的重視，極具市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?。由Murata推出的三款UWB模塊，各具有特色，可以滿足多種不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，Murata也推出各自對(duì)應(yīng)的開(kāi)發(fā)工具套件，將可加快客戶的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度，是有興趣投入相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)廠商的理想選擇。
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