uwb的行业应用市场有一个很有意思的现象:就是基站的传输距离越来越远。
非常典型的场景就是隧道/矿井场景,该场景的特点是空间是线性的,中间没啥遮挡,uwb基站也是直线布设。基站的工作距离越远,项目所需要的基站数量就越少,项目的成本也就越低。
在市场竞争下,市场上的uwb基站工作距离就越来越远,基站的工作距离从早期的几十米,扩大到100m、200m、500m、1000m、2000m甚至更远。
这背后的商业逻辑本文就不做过多的探讨。
为啥uwb基站的工作距离越来越远?这里面有2个关键的器件,一个是 天线 ,另外一个就是 pa(功率放大器) 。
而本文就详细讨论一下uwb-pa这个市场。
pa是作用是什么?
pa(功率放大器)的作用顾名思义,就是在信号发射的时候,把发射信号强度放大的元器件,其目的是让信号可以传输的更远。
在通信技术上,还有一个概念就是射频前端芯片(fem),fem主要包括了:
功率放大器(pa): 用于将发射信号的强度增大,提高信号的传输距离;
低噪声放大器(lna): 用于将接收的信号强度增大,提高信号的灵敏度;
射频开关(switch): 控制信号的收发转变;
还有滤波器(filter)等。
上述射频前端芯片既可作为分立器件独立使用,亦可将两种或两种以上芯片裸片合封在同一基板上,构成集成度及效率更高的射频前端芯片模组(fem)。
pa适用于uwb的场景有哪些?
在uwb产品中,加pa是很常见的事,但也并不是所有的场景都适合加pa。
pa虽然可以让信号距离传输的更远,但同时带来的问题就是让设备的功耗更大。
下面我们就uwb四个最主要的市场逐一分析:
iot行业市场: 在iot行业应用中,定位基站部署大多数是要进行弱电施工,因此,该场景有取电基础,并且b端市场都是封闭环境,监管也么那么严格,pa就很适合使用。
iot消费市场: 在消费硬件产品中,对于功耗的要求很高,比如说tag类产品,本身uwb技术功耗就大,电池的续航能力考验就很大,再加上pa,电池就更扛不住。
手机市场: 手机里面加pa,一方面要考虑成本、板子的设计难度;另外也要考虑无线电功耗的管理要求。
汽车市场: 汽车领域加pa要考量的因素跟手机市场基本类似,取电不是大问题,监管的要求是一个重要因素。
总结来看,uwb-pa产品在iot行业应用场景很合适,在其他的场景需要看情况而定,具体看产品的形态与使用的条件来决定。
国产uwb-pa的性能如何?
要说pa产品,就不得不说uwb的使用频段。
在美国fcc的标准中,uwb的使用频段是 3.1ghz-10.6ghz, 国内一开始也是沿用这个频段标准,但是在2023年初,工信部无线电管理局发布了《超宽带(uwb)设备无线电管理规定(征求意见稿)》,根据新版《规定》,未来国内uwb技术的使用频段为**:7235-8750mhz。**
频段的变化就会对产品造成改变。
商用最早的uwb芯片产品是dw1000,其工作频段在3.5ghz-6ghz之间,相应的pa产品也是工作在这个频段的。
但随着中国的频段最新规定,uwb的频段要求限制在了7235-8750mhz,同样也需要相应频段的pa产品。
据调研了解,在国产市场上,目前仅芯百特微电子(无锡)有限公司一家公司能提供符合新国标标准的高频段的pa产品,该产品搭配decawave dw3000 及 多家国产uwb soc厂家的主控芯片,性能表现优异,已实现批量稳定出货。
据了解,芯百特针对7235-8750mhz高频段uwb市场发布了一款产品:cb9328
cb9328是一颗pa+lna+switch三合一的fem。
据介绍,cb9328是一个具有全集成功率放大器(pa)、低噪声放大器(lna)的前端模块(fem)。cb9328不需要外部匹配组件,降低了组装和调试的复杂性、bom成本和pcb面积,实现了低成本的解决方案。
cb9328独有的bypass mode,既可以在强输入信号时旁路掉lna接收信号,也可用于某些只需要单功率放大的场合。这一创新性的设计,大大扩展了cb9328的使用场景。
同时,cb9328还实现了发射端高输出功率,输出功率可达+20dbm@7ghz;高输出增益,增益可达23db@6.5ghz及21db@8.5ghz;以及接收端低开关损耗。这些优异的性能不仅提高了产品的灵敏度,降低了噪声系数,也让uwb产品拥有更高的输出功率,更远的覆盖距离,同时还降低了超宽带收发器以及系统的整体成本。
据悉,芯百特除了拥有批量量产的工作于uwb低频段的pa cbg9326,lna cbg9092,高频段的fem cb9328外,也正在研发和迭代更加符合国家标准和市场需求的具有bypass功能的高频段uwb pa/lna/fem,做到高低频段全覆盖、分立和集成模组产品全覆盖的uwb射频前端 产品矩阵。
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