参加 UWB 盛宴：从这走，不迷路！

别看 UWB 频上热搜是近两年的事儿，但其实早在上个世纪 60 年代该技术就已经是雷达应用中的常客了。与其他无线技术在一个窄频带上用调制正弦波传输信息的方式不同，UWB 是在一个很宽的频带上对于一系列纳秒级的脉冲进行调制，并以此传输信息，这种特性使其获得了两种优于其他无线技术的先天禀赋：一是可以支持以数百 MHz，乃至 GHz 的高速传输数据：二是工作频率非常高，频率范围广，有利于捕捉高精度的空间和方向数据，这些优势也成了 UWB 进军民用市场重要的支点。

2002 年，FCC 宣布将 3.1GHz 至 10.6GHz 的频带开放给 UWB，此后 UWB 迎来了第一次发展高峰。当时大家关注的焦点是如何利用 UWB 的高速数据传输特性打造一个短距（不超过十米）高速个人局域网，并先后发展出了 DS-UWB（直接序列码分多址）和 MB-UWB（多带正交频分复用）技术（IEEE802.15.3a 通信标准），但是由于 UWB 圈内部最终没有就技术路径达成一致，而同时作为竞争者的 Wi-Fi 技术发展迅猛，UWB 最终退出了高速个人局域网传输这个舞台。

不过在十多年之后，超宽带窄脉冲方式的 UWB（IR-UWB）凭借其厘米级的测距定位能力，从另一个市场切入点“卷土重来”，掀起了新一轮的 UWB 热潮。

此番 UWB 的“回归”与日益增长的实时定位服务（RTLS）需求不无关系。时至今日，人们对于全球导航卫星系统（GNSS）早已习以为常，加之陆基移动通信网络提供的 A-GNSS 辅助定位做补充，为用户提供了一种高速、高精度的定位体验。但是这种卫星定位服务有一个明显的弱点，就是一旦进入室内，由于卫星信号被建筑物遮挡，就不起作用了。而这种在室内或者局域空间中提供精准定位的需求是真实存在的，从小件物品的防丢，到敏感人员物资的监控，从停车场泊车导航，到新冠疫情期间社交距离的管控……我们可以列出一份长长的刚需清单。

根据 Markets and Markets 的市场预测，全球室内定位的市场将从 2017 年的 71.1 亿美元增长到 2022 年的 409.9 亿美元，年复合增长率高达 42％——如此巨大的市场空间，必须有一种合适的无线测距和定位技术来填补。

一个理想的无线测距定位技术，它需要满足的要求包括：

如果按照上述这样的标准去衡量，我们所熟悉的 Wi-Fi、蓝牙和其他窄带无线电系统虽然也可以发挥一定作用，但都“差点意思”，要么是精度无法达标，要么就是为了获得更精准的测量定位需要消耗更多的计算资源和功耗。而当人们将目光转向 UWB 时，突然发现，它就是那个“Mr. Right”。

之所以这么说，是因为 UWB 自身的实力确实过硬：

既然 UWB 被认定是如此的“天生丽质”，那么在规模化商用这件事上，其背后的推手自然是越来越多，各方的表现也十分踊跃。

从手机领域，自从苹果在 iPhone 11 中加入了 UWB 功能之后，安卓阵营的厂商也对此趋之若鹜——三星在 Galaxy Note 20 Ultra 中内置了 UWB，并提出了数字钥匙、室内导航、免手动支付、防丢定位等应用场景；小米也在去年推出了基于 UWB 的“一指连”智能家居遥控功能；其他手机厂商也在跑步赶来……可以说，未来 UWB 成为手机中的标配功能，只是一个时间问题。

类似的趋势也在汽车行业发生，大众、奔驰、宝马、博世、大陆等汽车行业的头部玩家都已经在探索利用 UWB 提升汽车智能化的可行性方案。无钥匙进入和启动系统（PEPS）将是 UWB 进入汽车应用的第一个着力点，在这之后，自动泊车、儿童座椅/安全气囊控制等车载应用也会逐步跟进。有数据显示，UWB 在汽车市场的渗透率在 2025 年将达到 15%，2027 年会攀升到 23.3％。

与各个厂商积极行动相扶相同的，是 UWB 相关行业组织也日趋活跃，UWB 联盟、FiRa 联盟、CCC 联盟等在推动 UWB 的标准化和应用落地上，都在开展着卓有成效的工作。

多方的合力，正在为 UWB 应用市场的成长提供充足的动力。据 Techno Systems Research 的《2021 年超宽带市场分析》研究报告，2021 年全球 UWB 设备的出货量预计将达到 2 亿个以上，到 2027 年将超过 12 亿个。

UWB 市场前景可期，不过每个人心里都知道，真正想要“美梦成真”，还需要有一个重要的前提，那就有成熟可商用的芯片产品。这一点，也曾经是制约 UWB 发展的一个重要原因。

在解决 UWB 商业化缺“芯”问题上，有一个贡献卓著的公司必须要提及，这就是 Decawave。这个 2007  年成立于爱尔兰的芯片公司，在2013 年率先开发出了第一款 UWB 定位芯片 DW1000，成为了推动 UWB 规模化商用的先驱。

2020 年，全球领先的 RF 技术公司 Qorvo 完成了对 Decawave 收购，自此 Decawave 强大的 UWB 产品和 IP 组合，与 Qorvo 公司全面的 RF 解决方案（包括射频、前端和模块）强强结合，为大家在 UWB 应用领域开疆扩土提供好“装备”的能力也就更强了！在此之后，Qorvo 又通过收购 Sevenhugs，进一步强化了自身在 UWB 相关软件开发领域的实力。

在 Qorvo 目前提供的诸多 UWB 设计资源中，经典的 DW1000 UWB 收发器一定是处于 C 位的。这是一款符合 IEEE 802.15.4-2011 标准的低功耗 UWB 收发器 IC，支持 3.5GHz 至 6.5GHz 的 6 个射频波段，发射器输出功率可编程，用于 TWR 双向测距或 TDoA 定位系统，精度达 10cm。

在 6mm x 6mm 48 引脚的 QFN 封装中，DW1000 还集成了带接收器和发射器的模拟前端，连接片外主机处理器的数字后端，以及片上温度和电压监控器等，只需较少的外部元器件即可完成 UWB 系统设计。该器件还具有低功耗的特性，睡眠电流为 1μA，深度睡眠电流更是仅有 50nA。此外，DW1000 还支持速率高达 6.8Mbps 数据传输。一句话总结：DW1000 收发器 IC 作为一个高集成度，且经过多年市场验证的商用解决方案，会让你的设计游刃有余。

如果你觉得从 IC 开始搭建 UWB 系统还是有些麻烦，别着急，Qorvo 还提供了一系列基于 DW1000 的 UWB 模块，这些模块集成了天线、射频电路、电源管理和时钟电路，有的模块还根据一些典型的应用场景集成有 MCU、运动传感器和蓝牙功能，大大简化了用户的开发工作，用户只需根据实际应用的需求，选择合适的 UWB 模块即可。

表 1：基于 DW1000 的 UWB 模块

想探索更多 UWB 应用的可能性，Qorvo 还有相关的评估开发套件可供选择。如 EVK1000 就是一款双向测距套件，由两块 EVB1000 评估板组成，评估板上集成了符合 DW1000 无线收发器 IC 和基于 Arm Cortex M3 的 STM32F105 MCU，并带有双向测距的软件源代码，开发者可以通过其运行预编程的双向测距演示应用，控制 DW1000 IC 以交换消息、计算飞行时间、估算两块板之间的距离，并通过板载显示屏显示结果。

UWB 将成为下一个无线互连领域的风口，这已经没有什么悬念了，无论是在手机、汽车应用，还是智能家居、可穿戴设备，以及工业和商业领域，UWB 都具有巨大的发展潜力。想要尽早入局，在这个新兴的市场中占据有利的位置，选择一个久经市场考验，且能够紧跟技术脉动不断推陈出新的合作伙伴，是十分必要的。如果按照这个标准去筛选，在你的候选清单中，Qorvo 一定应该名列前茅。

根据 Qorvo 提供的数据，Decawave 推出首颗 UWB 芯片以来，已经累计出货超过四百万颗，应用的领域涵盖工厂与建筑自动化、医疗保健、ePOS 与零售、机器人、仓储、汽车和消费等，公司送样的客户达到了五千家，这些数据无疑是最好的背书！特别值得一提的是，Qorvo 的 UWB 汽车钥匙解决方案，其在安全加密特性方面目前是行业的高级别，可以满足成熟的商用要求。

本文来源：贸泽电子