UWB基站的傳輸距離越來越遠是何原因？

UWB的行業(yè)應用市場有一個很有意思的現(xiàn)象：就是基站的傳輸距離越來越遠。

非常典型的場景就是隧道/礦井場景，該場景的特點是空間是線性的，中間沒啥遮擋，UWB基站也是直線布設?；镜墓ぷ骶嚯x越遠，項目所需要的基站數(shù)量就越少，項目的成本也就越低。

在市場競爭下，市場上的UWB基站工作距離就越來越遠，基站的工作距離從早期的幾十米，擴大到100m、200m、500m、1000m、2000m甚至更遠。

這背后的商業(yè)邏輯本文就不做過多的探討。

為啥UWB基站的工作距離越來越遠？這里面有2個關鍵的器件，一個是天線，另外一個就是PA（功率放大器）。

而本文就詳細討論一下UWB-PA這個市場。

PA是作用是什么？

PA（功率放大器）的作用顧名思義，就是在信號發(fā)射的時候，把發(fā)射信號強度放大的元器件，其目的是讓信號可以傳輸?shù)母h。

在通信技術上，還有一個概念就是射頻前端芯片（FEM），F(xiàn)EM主要包括了：

功率放大器（PA）：用于將發(fā)射信號的強度增大，提高信號的傳輸距離；

低噪聲放大器（LNA）：用于將接收的信號強度增大，提高信號的靈敏度；

射頻開關（Switch）：控制信號的收發(fā)轉變；

還有濾波器（Filter）等。

上述射頻前端芯片既可作為分立器件獨立使用，亦可將兩種或兩種以上芯片裸片合封在同一基板上，構成集成度及效率更高的射頻前端芯片模組（FEM）。

PA適用于UWB的場景有哪些？

在UWB產(chǎn)品中，加PA是很常見的事，但也并不是所有的場景都適合加PA。

PA雖然可以讓信號距離傳輸?shù)母h，但同時帶來的問題就是讓設備的功耗更大。

下面我們就UWB四個最主要的市場逐一分析：

IoT行業(yè)市場：在IoT行業(yè)應用中，定位基站部署大多數(shù)是要進行弱電施工，因此，該場景有取電基礎，并且B端市場都是封閉環(huán)境，監(jiān)管也么那么嚴格，PA就很適合使用。

IoT消費市場：在消費硬件產(chǎn)品中，對于功耗的要求很高，比如說tag類產(chǎn)品，本身UWB技術功耗就大，電池的續(xù)航能力考驗就很大，再加上PA，電池就更扛不住。

手機市場：手機里面加PA，一方面要考慮成本、板子的設計難度；另外也要考慮無線電功耗的管理要求。

汽車市場：汽車領域加PA要考量的因素跟手機市場基本類似，取電不是大問題，監(jiān)管的要求是一個重要因素。

總結來看，UWB-PA產(chǎn)品在IoT行業(yè)應用場景很合適，在其他的場景需要看情況而定，具體看產(chǎn)品的形態(tài)與使用的條件來決定。

國產(chǎn)UWB-PA的性能如何？

要說PA產(chǎn)品，就不得不說UWB的使用頻段。

在美國FCC的標準中，UWB的使用頻段是3.1GHz-10.6GHz，國內一開始也是沿用這個頻段標準，但是在2023年初，工信部無線電管理局發(fā)布了《超寬帶（UWB）設備無線電管理規(guī)定（征求意見稿）》，根據(jù)新版《規(guī)定》，未來國內UWB技術的使用頻段為**：7235-8750MHz。**

頻段的變化就會對產(chǎn)品造成改變。

商用最早的UWB芯片產(chǎn)品是DW1000，其工作頻段在3.5Ghz-6GHz之間，相應的PA產(chǎn)品也是工作在這個頻段的。

但隨著中國的頻段最新規(guī)定，UWB的頻段要求限制在了7235-8750MHz，同樣也需要相應頻段的PA產(chǎn)品。

據(jù)調研了解，在國產(chǎn)市場上，目前僅芯百特微電子（無錫）有限公司一家公司能提供符合新國標標準的高頻段的PA產(chǎn)品，該產(chǎn)品搭配Decawave DW3000 及 多家國產(chǎn)UWB SOC廠家的主控芯片，性能表現(xiàn)優(yōu)異，已實現(xiàn)批量穩(wěn)定出貨。

據(jù)了解，芯百特針對7235-8750MHz高頻段UWB市場發(fā)布了一款產(chǎn)品：CB9328

CB9328是一顆PA+LNA+Switch三合一的FEM。

據(jù)介紹，CB9328是一個具有全集成功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)的前端模塊(FEM)。CB9328不需要外部匹配組件，降低了組裝和調試的復雜性、BOM成本和PCB面積，實現(xiàn)了低成本的解決方案。

CB9328獨有的bypass mode，既可以在強輸入信號時旁路掉LNA接收信號，也可用于某些只需要單功率放大的場合。這一創(chuàng)新性的設計，大大擴展了CB9328的使用場景。

同時，CB9328還實現(xiàn)了發(fā)射端高輸出功率，輸出功率可達+20dBm@7GHz；高輸出增益，增益可達23dB@6.5GHz及21dB@8.5GHz；以及接收端低開關損耗。這些優(yōu)異的性能不僅提高了產(chǎn)品的靈敏度，降低了噪聲系數(shù)，也讓UWB產(chǎn)品擁有更高的輸出功率，更遠的覆蓋距離，同時還降低了超寬帶收發(fā)器以及系統(tǒng)的整體成本。

據(jù)悉，芯百特除了擁有批量量產(chǎn)的工作于UWB低頻段的PA CBG9326，LNA CBG9092，高頻段的FEM CB9328外，也正在研發(fā)和迭代更加符合國家標準和市場需求的具有Bypass功能的高頻段UWB PA/LNA/FEM,做到高低頻段全覆蓋、分立和集成模組產(chǎn)品全覆蓋的UWB射頻前端 產(chǎn)品矩陣。

審核編輯：劉清