在本周的 VLSI 技術研討會上，世界領先的納米電子和數字技術研究與創新中心 imec 展示了符合 IEEE 802.15.4z 標準的開創性脈沖無線電 (IR) 超寬帶 ( UWB）收發器用于高精度測距。imec 的收發器芯片以具有成本效益的硅實施為基礎，實現了 1.4 毫米的測距精度，并具有創紀錄的低功耗。因此，它為各種創新（汽車）應用鋪平了道路。一個用例包括創建用于車內（兒童）存在檢測和駕駛員監控的 UWB 片上雷達系統。

IR-UWB 技術是多種汽車、智能工業、智能家居和物聯網用例的推動者——這要歸功于其測距和定位功能。它能夠以厘米級精度定位倉庫、醫院和工廠中的資產，并幫助人們在機場和購物中心等廣闊空間中穿行。IR-UWB 的主要區別之一是它在測距精度方面大大優于窄帶技術（如藍牙）。不利的一面是，它使用更復雜、更昂貴的電路，并且通常表現出更高的功耗。

Imec 的 UWB 收發器芯片結合了最佳測距精度和最低功耗

“通過推出我們的 UWB 收發器芯片，imec 克服了 UWB 廣泛采用的另一個障礙。該收發器基于具有成本效益的硅布局，在最先進的 IEEE 802.15.4z 無線電中以最低的功耗實現了最佳的測距精度，”imec 無線傳感項目總監 Christian Bachmann表示。

imec 的 6 至 9GHz IEEE 802.15.4z 兼容 IR-UWB 3Rx-1Tx 收發器采用 28nm CMOS 技術制造，占據 1.33mm 的硅面積，測距精度低至 1.4mm。雖然這比競爭方法好幾個數量級，但它不會以更大的功率預算為代價——因為收發器芯片在連續 Tx/Rx 模式下僅消耗 8.7mW/21mW。它還以足夠的余量滿足 UWB 嚴格的國際頻譜發射法規。

該芯片創紀錄的低功耗源于高度優化、低功耗和抗干擾的 Rx 架構，以及創新的數字極化發射器架構。分布式兩級全數字 PLL 可進一步降低芯片的功耗，并有助于縮短定位測量時間。為了提高其測距性能（同時遵守頻譜法規），該系統使用基于模擬有限脈沖響應 (FIR) 的 Tx 預加重方法來實現更先進、更靈活的脈沖整形。

為超寬帶片上雷達系統奠定基礎

Christian Bachmann：“Imec 以其在 UWB 技術領域的開創性研究而聞名。最近的成就包括在 2021 年為 IEEE 802.15.4z 標準開發了世界上第一個低于 5mW 的 UWB 發射器芯片，以及推出能夠支持高達 1.66Gb/s 數據速率的 UWB 無線電（對于高數據速率、低-電源應用）在 2022 年。”

“然而，展望未來，行業需要能夠支持多種用例的高性能、低功耗 UWB 收發器。這就是我們今天要介紹的內容。我們相信這款芯片最終可以支持全新一代 UWB 用例，結合 UWB 測距、通信和雷達功能。這項技術可以進入汽車應用，例如車內存在檢測和駕駛員監控——這兩者的成敗取決于底層技術的測量精度和能效，”他補充道。

為了促進其技術突破的商業化，imec 與廣泛的工業合作伙伴合作開展研究。UWB 領域的合作伙伴之一是 CEVA，它是無線連接和智能傳感技術的領先許可方。

“CEVA 完全認可 imec 的信念，即 UWB 在各種應用中的巨大潛力，包括要求苛刻的汽車應用，例如用于兒童存在檢測的車內雷達。在 UWB 領域與 imec 合作使我們能夠提供完整的解決方案，以加快我們共同客戶的上市時間，在互聯設備和智能行業時代引領潮流，”CEVA 的無線物聯網 BU副總裁兼總經理 Tal Shalev 補充說 。“CEVA 的 UWB 802.15.4z 調制解調器加上 CCC/FiRa MAC 具有低功耗、低延遲和高精度測距架構，可完美補充 imec 的新型 UWB 收發器”。

編輯：黃飛

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