UWB技术支持物联网应用以实现精准距离量测

超宽带（Ultra-wideband，UWB）是一种具备低耗电与高速传输的无线个人局域网络通信技术，非常适合应用在物联网设备之间的定位与距离量测。本文将介绍UWB技术的发展与相关应用，以及Murata所推出的UWB模块解决方案。

UWB技术提供无线通信应用高质量的服务

UWB并非全新技术，在1960年代，该技术最早应用在军事通信上，美国联邦通信委员会（FCC）到2002年才核准商用。UWB技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用奈秒（ns）至皮秒（ps）级的非正弦波窄脉波传输数据；时间调变技术大幅提高UWB传送速度，且耗电量相对较低，并有更精确的定位能力。

UWB技术横跨的频谱范围很广，FCC明定UWB为介在3.1~10.6GHz频段中占用500MHz以上带宽的技术，可以应用在无线个人局域网络（WPAN）、家庭网络连接和短距离雷达等领域。

UWB使用非连续性的窄脉波，具备低耗电、装置发射功率小、高速传输、高安全性，同时因其脉波短，难以被侦测，并具备低干扰性、低成本、使用零组件较少，可与现有其他无线通信系统共享频谱等特性与优势，尤其适用于室内及密集多路径场所的高速无线接入。

UWB可用于立即寻址系统，其精准度和低功耗的优势，非常适合医院等对射频敏感的场域。因为UWB可用于对等精密测距，能提供精准至数厘米的定位精度，这使许多基于实体之间的相对距离应用得以实现，因此也可以广泛地应用在工厂、仓库、办公室等场所的物联网设备室内定位功能，相关的产品包括各种消费品（游戏控制器、扫地机器人、割草机）、工程资产管理，地下停车场导航等应用。

图1-1，NXP S150方案UWB模块，Type-2BP

实现物联网设备的精准定位

针对UWB定位应用，Murata推出了多款模块，适用于以无线电波飞行时间（ToF）进行的安全和精确距离测量，通过UWB技术，物联网设备得以实现准确的定位。Murata针对不同的需求，推出多款UWB模块，均准备进行FCC/IC/MIC（日本）认证与ETSI报告，并达到ISO9001的规范。

Murata Type 2BP是超小型的UWB模块，包括NXP的SR150 UWB芯片组、时钟、滤波器和外围组件，非常适合采用电池供电的一般物联网设备。该模块具有结合树脂成型与共形屏蔽结构，采用NXP Trimension SR150芯片组，支持UWB通道5、9，以及SPI接口，亦支持3天线（支持3D AoA或2D AoA）和功率校准和Xtal校准。

Murata Type 2BP支持消费产品应用，采用ARM Cortex-M33 CPU内核，内置128kB代码RAM与128kB数据RAM，温度范围介于-30℃~85℃，支持SMT安装与采用LGA封装，尺寸为6.6 × 5.8 × 1.2 mm，使用1.8V电源电压（Vdc）。

此外，Murata还推出UWB模块Type 2BP的评估板──LBUA0VG2BP-EVB，此评估板上有Type 2BP和NXP QN9090（BLE芯片），以及USB-UART转换IC，可通过UWB电缆供电，并从PC的COM端口进行连接，Type-2BP可以通过QN9090进行控制，该开发套件经Apple^®批准，可用于评估支持UWB的配件，这些配件利用Apple的Nearby Interaction准则，与包含U1芯片的Apple产品交互。

图1-2，NXP S150方案UWB模块，Type-2DK（自带UWB和蓝牙天线）

结合UWB与蓝牙低功耗的组合模块

Murata Type 2DK则是一款组合模块，结合了UWB與蓝牙低功耗（BLE），并带有板载天线，集成了NXP Trimension™ SR040 UWB芯片组、NXP QN9090蓝牙低功耗与MCU芯片组、板载天线和外围组件，支持频段5、9，非常适合由钮扣电池供电的低功耗UWB标签／跟踪器和通用物联网设备。

Murata Type 2DK支持消费产品，采用ARM Cortex-M4（QN9090）CPU内核，内置640KB闪存与152KB SRAM（QN9090），可在-30℃至85℃的温度范围运作，支持SMT安装与LGA封装，尺寸为19.6 × 18.2 × 2.3 mm，支持3V电源电压（Vdc）。

Murata Type 2DK的评估套件为LBUA2ZZ2DK-EVK，此评估套件上有Type 2DK、UART-USB IC、SWD端口和钮扣电池座。

图1-3，Qorvo方案UWB模块，Type-2AB

小型及电池供电的物联网设备适用的UWB模块

Murata还有一款Type 2AB模块，被设计为超小型、高质量和低功耗的UWB模块，非常适合小型、电池供电的物联网设备和应用。Type 2AB模块支持5和9频段，采用Qorvo DW3110/3120 UWB芯片组，无主机模块集成Nordic nRF52840芯片，具有用于唤醒UWB和更新固件的蓝牙低功耗功能，已集成3轴传感器以节省电池，内嵌UWB和MCU的参考时钟，是目前市场上最小、高度集成的UWB模块，比芯片直接封装（CoB, Chip On Board）解决方案减少75%的面积，并可为每个设备校准频率、发射功率和延迟天线，支持多天线设计和评估。

Murata Type 2AB模块支持消费应用，采用ARM Cortex-M4 CPU内核，内置1MB闪存与256KB RAM，可在-40℃至85℃温度范围运作，采用3.0V用于VDD1、VDD2和VDDMCU，5.0V为VUSB1.8V，支持SMT安装与采用LGA封装，尺寸为10.5 × 8.3 × 1.44 mm。

Murata Type 2AB也推出LBUA5QJ2AB-EVB评估板，可通过USB接口将板上的Type-C USB端子连接到PC，可供电并具有可用的串口，用户可以通过串行终端输入AT命令，以评估射频性能，也可将展示固件重新编程到模块中，进行双向测距（TWR, Two Way Ranging）和信号到达相位差（PDoA, Phase Difference of Arrival）功能的评估。

结语

UWB是一种高精度、低功耗的无线载波通信技术，相当适合应用于物联网设备的精准定位。Murata推出的UWB模块，具有多种型号，可以满足各种不同领域的UWB应用需求，并提供完整的评估套件，可加快UWB相关产品的开发速度，值得您进一步深入了解。