UWB技术是一种短距离高速无线通信技术,其工作频带极宽,可以涵盖多个频段,并且传输信号的时域非常短暂,这使其在短距离高速通信中具有很大的应用潜力。本文AMEYA360电子元器件采购网将为您介绍UWB技术的发展与应用,以及由Murata推出的多款UWB模块的功能特性。
提升智能应用发展的UWB技术
UWB技术的原理是通过发送非常短的脉冲信号,这些脉冲信号在时间域非常短暂,通常只有纳秒级别的长度,但在频域上非常宽,可以涵盖几百MHz甚至几GHz的带宽。由于UWB信号的能量非常低,因此它不会对其他无线电系统造成干扰。
UWB技术的带宽极宽,这使得UWB技术可以实现高速数据传输,UWB并可以支持抗多径干扰功能,UWB信号的时域特性使其能够在多径环境下穿透障碍物,减少多径干扰的影响,进而提高通信可靠性。
另一方面,UWB技术有利于基于无线电波飞行时间(ToF)的应用,进行安全和精确距离测量,可以实现非常高精度的定位,通常可以达到几厘米的定位精度。此外,UWB技术的传输功率非常低,这使得其在低功耗应用中非常有用,例如物联网设备和无线传感器网络。
UWB技术是一种非常有前途的无线通信技术,它具有带宽极宽、抗多径干扰、高精度定位和低功耗等特点,在未来的智能化应用中具有广泛的应用前景。
可实现高精度定位与导航的UWB技术
UWB技术的应用非常广泛,像是UWB技术可以实现非常高精度的定位和导航,这对于室内导航、室内定位、商场导航、物流管理等应用非常有用。UWB技术也可以实现对资产的精确定位,从而实现资产追踪、物流管理、产品追溯等应用。由于UWB技术可以实现对人员和物品的准确监控,从而应用于门禁管理、人员跟踪、防盗系统、监控系统等安防领域。
在智能家居应用中,UWB技术可以实现对家居产品的精确定位和跟踪,像是判断人类在家庭环境中的位置,来调整空调的温度与风向,从而实现智能家居、智能家电等应用。此外,UWB技术可以应用于医疗保健领域,实现对病人的精确监测和定位,从而实现医疗智能化、健康监测等应用。
高度集成和可靠的超小型UWB模块
为了加快客户开发UWB应用产品的速度,Murata推出多款UWB模块,其可以分成两大产品系列,第一款是基于NXP芯片组的UWB模块,NXP UWB芯片组是高度集成和可靠的UWB解决方案,Murata的模块集成了NXP UWB芯片组、滤波器、时钟和外围组件,这些模块适用于使用UWB技术的IoT设备,来实现准确的位置检测。Murata在基于NXP芯片组的UWB模块中有两款产品,分别是Type 2BP与Type 2DK。
Murata Type 2BP是超小型UWB模块,采用了NXP的Trimension SR150 UWB芯片组、时钟、滤波器和外围组件,非常适合一般物联网设备,其低功耗特性也相当适合采用电池供电的设备。Type 2BP是具有共型屏蔽的小尺寸UWB模块,支持Ch 5与9两个UWB频道,频率介于UWB 6250 MHz ~ 8250 MHz,具有SPI接口,可支持3个天线(支持3D AoA或2D AoA)。
Murata Type 2BP采用树脂成型与共型屏蔽结构,外型相当小巧,支持功率校准和Xtal校准,采用ARM Cortex-M33中央处理器内核,内置128kB的代码RAM与128kB的数据RAM,支持外接天线,但不含射频连接器与天线,支持1.71V ~ 1.98V的电源电压,采用LGA封装与SMT安装,尺寸仅有6.6 × 5.8 × 1.2 mm,可在-30℃至85℃的温度范围工作。Murata Type 2BP已经通过FCC/IC/MIC(日本)认证,具有ETSI报告、FiRa认证,并符合ISO9001规范。
Murata并推出Type 2BP的评估套件──LBUA0VG2BP-EVK-P,以协助客户进行产品评估,Murata UWB模块的Type 2BP评估板上具有Type 2BP和NXP QN9090(BLE芯片)与USB-UART转换芯片,并可通过USB线和PC的COM端口供电,Type 2BP则可以通过QN9090进行控制。目前该开发套件已获得Apple?批准,用于评估支持UWB的配件,这些配件可利用Apple的附近交互(Nearby Interaction)框架,可与包含U1芯片的Apple产品进行交互。
同时支持蓝牙与UWB技术的一体化组合模块
Murata另一款基于NXP芯片组的UWB模块是Type 2DK,是一款一体化的UWB与Bluetooth? LE组合模块,集成了NXP Trimension? SR040 UWB芯片组、NXP QN9090 Bluetooth? LE与MCU芯片组、集成UWB / Bluetooth? LE板载天线和外围组件,低功耗非常适合由钮扣电池供电的UWB标签/跟踪器和一般物联网设备。
Murata Type 2DK支持Ch 5与9两个UWB频带,频率介于UWB 6250 MHz ~ 8250 MHz,采用ARM Cortex-M4(QN9090)中央处理器内核,内置640KB闪存与152KB SRAM(QN9090),具有集成天线,支持电源电压1.9V ~ 3.6V,采用LGA封装与SMT安装,尺寸仅有19.6 × 18.2 × 2.3 mm,可在-30℃至85℃温度范围内工作。Type 2DK目前还在认证阶段,未来计划将通过FCC/IC/MIC(日本)认证,以及ETSI报告与符合ISO9001规范。
搭配Type 2DK的评估套件是LBUA2ZZ2DK-EVK,此评估套件上具有Type 2DK、UART-USB芯片、SWD端口和钮扣电池座,尺寸为36 × 35× 12.45 mm。
适合小型与电池供电物联网设备的UWB模块
Murata还有另外一系列的UWB模块Type 2AB,该模块设计为超小型、高品质、低功耗的UWB模块,非常适合小型与电池供电的物联网设备和应用。Type 2AB采用Qorvo DW3110/3120 UWB芯片组,支持Ch 5与9两个UWB频带,以及Bluetooth LE 2.4GHz,具有集成Nordic nRF52840芯片的无主机模块,它还具有用于唤醒UWB和更新固件的低功耗蓝牙(BLE)功能,已经集成3轴传感器可用于节省电池的功耗,并嵌入了UWB和MCU的参考时钟。
Type 2AB超小型、高度集成的UWB模块,其方形面积比芯片直接封装(CoB, Chip On Board)解决方案小75%,每个器件的频率、Tx功率和天线延迟都经过校准,并支持多天线设计和评估,可为客户的产品开发做出贡献。
Murata Type 2AB采用ARM Cortex-M4中央处理器内核,内置1MB闪存与256KB内存,支持UWB 6250 MHz ~ 8250 MHz,支持外接天线,但不含射频连接器与天线,采用LGA封装与SMT安装,尺寸仅有10.5 × 8.3 × 1.44 mm,可在-40℃至85℃温度范围工作,VDD1、VDD2和VDDMCU的电源电压介于2.5V ~ 3.6V,VUSB的电源电压则介于4.35V ~ 5.0V,支持蓝牙5.2,内置USB、UART、SPI、I2C主机接口,通过FCC/IC/MIC(日本)认证与ETSI报告,符合ISO9001规范。
Murata也推出了UWB/BLE模块Type 2AB评估板 ── LBUA5QJ2AB-828EVB,可通过USB接口将开发板上的Type-C USB端连接到PC,并具有可用的电源与串行接口,客户可以通过串行终端输入AT命令来评估射频性能,如果客户将演示固件重新编程到模块中,也可以进行简单的双向测距(TWR, Two Way Ranging)和信号到达相位差(PDoA, Phase Difference of Arrival)的功能评估。
结语
UWB技术具有高精度、低功耗的特性,并可以实现非常高精度的定位和导航应用,可以广泛地应用于物联网与智能家居领域,已经逐渐引起市场上的重视,极具市场发展潜力。由Murata推出的三款UWB模块,各具有特色,可以满足多种不同应用领域的需求,Murata也推出各自对应的开发工具套件,将可加快客户的产品开发速度,是有兴趣投入相关产品开发厂商的理想选择。
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