【導讀】隨著物聯網 (Internet of Things, IoT) 的迅速發展，多種設備間的無縫連接和高精度定位需求變得越來越重要。UWB (Ultra-Wideband，超寬帶) 技術因其獨到的特性和優勢
，逐漸成為物聯網領域的核心技術之一。在智慧城市、智能家居、工業自動化等應用場景中
，UWB技術能夠滿足物聯網設備的多樣化需求。本文將為您介紹UWB技術的發展，以及由 Murata (村田製作所) 所推出的相關解決方案。

隨著物聯網 (Internet of Things, IoT) 的迅速發展，多種設備間的無縫連接和高精度定位需求變得越來越重要。UWB (Ultra-Wideband，超寬帶) 技術因其獨到的特性和優勢，逐漸成為物聯網領域的核心技術之一。在智慧城市、智能家居
、工業自動化等應用場景中，UWB技術能夠滿足物聯網設備的多樣化需求。本文將為您介紹UWB技術的發展，以及由 Murata (村田製作所) 所推出的相關解決方案。

UWB技術逐漸成熟應用市場日漸拓寬

UWB技術是一種無線通信技術，其特點是使用非常寬的頻譜來傳輸數據。UWB技術自上世紀90年代開始發展
，最初主要應用於雷達和軍事通信領域。隨著技術的進步和成本的降低，UWB逐漸進入民用市場。

UWB技術的早期發展（1990年代）是(shi)應(ying)用(yong)於(yu)軍(jun)事(shi)和(he)雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)，主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)高(gao)精(jing)度(du)的(de)定(ding)位(wei)和(he)成(cheng)像(xiang)。當(dang)時(shi)的(de)研(yan)究(jiu)重(zhong)點(dian)是(shi)如(ru)何(he)在(zai)不(bu)幹(gan)擾(rao)其(qi)他(ta)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，實(shi)現(xian)高(gao)帶(dai)寬(kuan)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。

隨著技術的進一步發展，UWB進入了商業應用的研究階段。2002年

，美國聯邦通信委員會（FCC）批準UWB在3.1-10.6 GHz頻段內使用
，並對發射功率訂定嚴格的限製。隨後，IEEE 802.15.4a工作組製定UWB的相關標準，為UWB技術的應用設立規範。

2010年代後
，UWB技術開始應用於各種商用領域，如準確定位、室內導航和短距離高數據速率通信。隨著物聯網（IoT）和智能城市的興起，UWB技術的應用範圍進一步擴大。

UWB技術的應用相當寬廣，UWB的高精度特性非常適合用於定位。它可以實現厘米級的精度，常用於室內定位係統（Indoor Positioning Systems, IPS），例如在大型建築物、倉庫或工廠內進行人員和資產跟蹤。

此外，UWB技術也被應用於移動支付和訪問控製係統中，因為它能夠提供準確的距離測量和穩定的通信連接。例如，Apple的UWB技術被應用於iPhone和Apple Watch，用於實現無縫的訪問控製和準確的設備通信。

在汽車領域
，UWB技術應用在汽車免鑰匙進入係統（keyless entry system），提供高安全性和防盜功能。此外，UWB還可用於車內乘客監控和車輛間（V2V）通信，以提高行車安全性。

UWB技術適用於各種IoT應用，特別是需要高精度定位和低功耗的場景，如智能家居設備、醫療監測設備和工業自動化係統。UWB技術還可應用在虛擬現實（VR）和增強現實（AR）設備中，提供準確的運動跟蹤和無線數據傳輸，提升用戶的交互體驗。

UWB技術具備高精度優勢
，非常適合需要高精度的應用場景
；UWB使用寬帶譜，能夠在短距離內實現高速數據傳輸。此外，UWB技術可在低功耗模式下運作，非常適合便攜設備和物聯網應用
；UWB的頻譜還擁有很強的抗幹擾特性，能夠在嘈雜的無線環境中保持穩定通信。

UWB技ji術shu在zai經jing過guo多duo年nian的de發fa展zhan後hou，已yi經jing成cheng為wei一yi種zhong多duo功gong能neng的de無wu線xian通tong信xin技ji術shu，應ying用yong範fan圍wei寬kuan廣guang，從cong準zhun確que定ding位wei到dao高gao數shu據ju速su率lv傳chuan輸shu
，具ju有you龐pang大da的de市shi場chang潛qian力li。隨sui著zhe技ji術shu的de不bu斷duan成cheng熟shu和he應ying用yong場chang景jing的de拓tuo展zhan，UWB技術在未來無線通信領域將扮演至關重要的角色。


滿足電池供電物聯網設備需求的超小型UWB模塊

UWB技術通過無線電波飛行時間（ToF）安全且準確地測量距離。針對相關的應用，Murata推出多款UWB模塊與相關的評估套件，協助客戶加速產品開發。

首先，Murata的Type 2BP是一款超小型UWB模塊，其包括了NXP的SR150 UWB芯片組、時鍾、濾波器和外圍組件
，非常適合一般物聯網設備，包括電池供電設備。

Type 2BP是具有樹脂模塑保形屏蔽的小尺寸UWB模塊，采用NXP Trimension SR150芯片組，符合IEEE802.15.4z HRP PHY
，支持5、9 UWB通道

，支持62.4MHz、124.8MHz和249.6MHz PRF模式
，數據速率為6.81Mbps、7.8Mbps
、27.24Mbps和31.2Mbps，具有SPI接口，符合FCC與ETSI UWB頻譜模板，支持雙向測距（DS-TWR）和單向測距（TDoA），可安裝3個天線（支持3D AoA 或2D AoA），支持功率校準和晶體校準。

Type 2BP采用ARM Cortex-M33的CPU內核，內置128kB代碼RAM，128kB數據RAM

，支持外接天線，但不包括射頻連接器與天線，工作溫度範圍為-30至85℃，采用SMT安裝與LGA封裝
，最大尺寸為6.6 × 5.8 × 1.2 mm，重量僅有107 mg
，電源電壓（Vdc）為1.8V，並通過FCC/IC/MIC（日本）認證，以及ETSI報告、FiRa認證與ISO9001，產品達到MSL第3級，並符合RoHS標準。

為協助客戶加速產品開發，Murata也推出Type2BP-EVK評估套件，這是款入門套件，可協助客戶使用Type 2BP UWB模塊進行UWB開發。該評估套件采用Type 2BP模塊（NXP Trimension SR150和NXP QN9090 BLE芯片）
，具有USB/SWD接口
，以及板載3根天線，內置USB/UART轉換IC，可通過USB電纜和PC的COM端口供電
，並可通過QN9090控製Type 2BP
，該開發套件已獲得Apple®批準
，用於評估支持UWB的配件
，這些配件通過運用Apple的Nearby Interaction框架，可與包含U1芯片的Apple產品進行交互。

結合藍牙低功耗的集成UWB模塊


Murata的另一款UWB模塊Type 2DK，是一款結合藍牙的集成UWB低功耗模塊，集成NXP Trimension™ SR040 UWB芯片組、NXP QN9090 藍牙®低功耗與MCU芯片組，以及UWB/藍牙®低功耗板載天線和外圍組件

，非常適合使用鈕扣電池供電的UWB標簽／跟蹤器以及一般物聯網設備。

Type 2DK模塊符合IEEE802.15.4z HRP PHY，符合藍牙低功耗5.0
，采用5與9 UWB頻率通道，CPU內核為ARM Cortex-M4（QN9090），內置640KB閃存與152KB SRAM，工作溫度範圍為-30至85℃，采用SMT安裝與LGA封裝，最大尺寸為19.6 × 18.2 × 2.3 mm，重量僅有1.296克，采用3V電源電壓（Vdc）
，通過FCC/IC/MIC（日本）與ETSI報告、ISO9001認證，產品達到MSL第3級，並符合RoHS標準。

Murata也配合Type 2DK推出Type2DK-EVK評估套件，這是一款入門套件，可使用Type 2DK UWB模塊進行UWB開發。這款綜合評估板具有USB/SWD接口
，以及板載加速度計
，可切換鈕扣電池與USB總線電源，內置USB/UART轉換IC

，尺寸僅有36 × 35 × 12.45 mm
，可立即用來評估標簽設備。


超小型高質量低功率UWB模塊


Murata還有一款UWB模塊Type 2AB
，設計為超小型、高質量和低功耗的UWB模塊，非常適合小型電池供電的物聯網設備和應用。

Type 2AB采用Qorvo QM33120W UWB芯片組，支持頻道5和9與藍牙低功耗2.4GHz，通過FCC/IC/TELEC參考認證，集成Nordic IC/nRF52840無主機模塊
，還具有藍牙低功耗功能，用於喚醒UWB和更新固件。Type 2AB集成3軸傳感器可節省電池電量
，並嵌入UWB和MCU的參考時鍾。


Type 2AB能夠為客戶的產品設計和創新帶來便利與價值，Type 2AB是市場上至為小巧且高度集成的UWB模塊，比CoB解決方案麵積減少75%，每個器件的頻率、發射功率和天線延遲均經過校準，支持多天線設計和評估。

Type 2AB采用ARM Cortex-M4 CPU內核
，具有1MB閃存與256KB內存，支持外接天線，但不包括射頻連接器與天線
，工作溫度範圍為-40至85℃，采用SMT安裝與LGA封裝，最大尺寸為10.5 × 8.3 × 1.44 mm，重量為0.31g，電源電壓（Vdc）在VDD1
、VDD2和VDDMCU時為3.0V，VUSB1.8V時為5.0V，支持藍牙5.2
，功率等級為1級
，內置USB
、UART、SPI、I2C主機接口，通過FCC/IC/MIC（日本）、ETSI報告與ISO9001認證
，符合RoHS規範與達到MSL第3級。

Murata也推出支持Type2AB UWB/藍牙低功耗模塊的評估板──LBUA5QJ2AB-828EVB，可通過USB接口將板上的Type-C USB端子與PC連接，板子可藉此通電並有串行端口，客戶可以通過串行端口終端輸入AT命令來評估射頻（RF）性能。如果客戶將演示固件重新編程到模塊中，還可以評估簡單的TWR和PDoA功能。

結語

高精度的UWB技術以其出眾的定位精度
、高速數據傳輸和低功耗等特點，恰好契合物聯網設備日益增長的需求。在智慧城市
、智能家居、工業自動化等多個應用場景中，UWB技術不僅提高設備的互聯互通能力，還能顯著提升係統的總體效率和可靠性。隨著UWB技術不斷發展和革新，未來其在物聯網領域的應用將更加寬廣且深入
，助力實現更加智能化和效率至高的互聯世界。Murata推出的多款UWB模塊具有傑出的性能
，並提供完整的開發工具套件
，將能夠協助客戶迅速開發UWB應用產品
，搶占市場商機。

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