来源:内容由半导体行业观察编译自imec,谢谢。


在本周的 VLSI 技术研讨会上,世界领先的纳米电子和数字技术研究与创新中心 imec 展示了符合 IEEE 802.15.4z 标准的开创性脉冲无线电 (IR) 超宽带 ( UWB)收发器用于高精度测距。imec 的收发器芯片以具有成本效益的硅实施为基础,实现了 1.4 毫米的测距精度,并具有创纪录的低功耗。因此,它为各种创新(汽车)应用铺平了道路。一个用例包括创建用于车内(儿童)存在检测和驾驶员监控的 UWB 片上雷达系统。


IR-UWB 技术是多种汽车、智能工业、智能家居和物联网用例的推动者——这要归功于其测距和定位功能。它能够以厘米级精度定位仓库、医院和工厂中的资产,并帮助人们在机场和购物中心等广阔空间中穿行。IR-UWB 的主要区别之一是它在测距精度方面大大优于窄带技术(如蓝牙)。不利的一面是,它使用更复杂、更昂贵的电路,并且通常表现出更高的功耗。

Imec 的 UWB 收发器芯片结合了最佳测距精度和最低功耗

“通过推出我们的 UWB 收发器芯片,imec 克服了 UWB 广泛采用的另一个障碍。该收发器基于具有成本效益的硅布局,在最先进的 IEEE 802.15.4z 无线电中以最低的功耗实现了最佳的测距精度,”imec 无线传感项目总监 Christian Bachmann表示。

imec 的 6 至 9GHz IEEE 802.15.4z 兼容 IR-UWB 3Rx-1Tx 收发器采用 28nm CMOS 技术制造,占据 1.33mm 的硅面积,测距精度低至 1.4mm。虽然这比竞争方法好几个数量级,但它不会以更大的功率预算为代价——因为收发器芯片在连续 Tx/Rx 模式下仅消耗 8.7mW/21mW。它还以足够的余量满足 UWB 严格的国际频谱发射法规。

该芯片创纪录的低功耗源于高度优化、低功耗和抗干扰的 Rx 架构,以及创新的数字极化发射器架构。分布式两级全数字 PLL 可进一步降低芯片的功耗,并有助于缩短定位测量时间。为了提高其测距性能(同时遵守频谱法规),该系统使用基于模拟有限脉冲响应 (FIR) 的 Tx 预加重方法来实现更先进、更灵活的脉冲整形。

为超宽带片上雷达系统奠定基础

Christian Bachmann:“Imec 以其在 UWB 技术领域的开创性研究而闻名。最近的成就包括在 2021 年为 IEEE 802.15.4z 标准开发了世界上第一个低于 5mW 的 UWB 发射器芯片,以及推出能够支持高达 1.66Gb/s 数据速率的 UWB 无线电(对于高数据速率、低-电源应用)在 2022 年。”

“然而,展望未来,行业需要能够支持多种用例的高性能、低功耗 UWB 收发器。这就是我们今天要介绍的内容。我们相信这款芯片最终可以支持全新一代 UWB 用例,结合 UWB 测距、通信和雷达功能。这项技术可以进入汽车应用,例如车内存在检测和驾驶员监控——这两者的成败取决于底层技术的测量精度和能效,”他补充道。

为了促进其技术突破的商业化,imec 与广泛的工业合作伙伴合作开展研究。UWB 领域的合作伙伴之一是 CEVA,它是无线连接和智能传感技术的领先许可方。

“CEVA 完全认可 imec 的信念,即 UWB 在各种应用中的巨大潜力,包括要求苛刻的汽车应用,例如用于儿童存在检测的车内雷达。在 UWB 领域与 imec 合作使我们能够提供完整的解决方案,以加快我们共同客户的上市时间,在互联设备和智能行业时代引领潮流,”CEVA 的无线物联网 BU副总裁兼总经理 Tal Shalev 补充说 。“CEVA 的 UWB 802.15.4z 调制解调器加上 CCC/FiRa MAC 具有低功耗、低延迟和高精度测距架构,可完美补充 imec 的新型 UWB 收发器”。


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