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独创低功耗UWB接收器 具10倍抗扰力排除Wi-Fi与後5G讯号
 

【CTIMES / SMARTAUTO ABC_1 报导】    2024年02月21日 星期三

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於本周举行的国际固态电路会议(ISSCC)上,比利时微电子研究中心(imec)发表了一款独特的低功耗超宽频(UWB)接收器;与现有的先进UWB装置相较,该晶片的抗扰性能提升10倍,有效抵挡来自Wi-Fi和5G(以後的)讯号。

比利时微电子研究中心(imec)研发的新型脉冲无线电(IR)超宽频(UWB)接收器实现最低功耗(7.6mW)且抗干扰性提升10倍,并装载於印刷电路板上。
比利时微电子研究中心(imec)研发的新型脉冲无线电(IR)超宽频(UWB)接收器实现最低功耗(7.6mW)且抗干扰性提升10倍,并装载於印刷电路板上。

imec研发的这款晶片突破现有技术,为开发和部署新一代超宽频(UWB)应用迈出一大步,而这些应用正逐渐加重对安全性的要求。试想在汽车领域的儿童遗留侦测(CPD)系统,可靠度和确定可用性(assured availability)是其首要考量,或是在制造场域,UWB技术所提供的精准定位能力可以在靠近机械手臂、无人搬运车和其他自动化机具的工作环境下确保工人的安全。

在接下来的数月与数年,分配给超宽频(UWB)通讯使用的频谱(通常是指6GHz~10GHz的频段范围)将会面临来自其他无线通讯技术的激化竞争,这些技术也锁定了相同的频段来延长各自的讯号收发范围。以近期开放使用的Wi-Fi 6e为例,该频段的运作落在5.925~7.125GHz的波段范围。而第五代(5G)或是後5G的行动通讯技术也因为现行的频段范围缺乏发展动能,所以也朝向6GHz的高频波段来扩展开发。

为此,UWB产业必须采取积极措施,尤其是UWB技术的发展不仅止於(传统的)高安全性免钥匙门禁系统,而是扩及汽车和工业自动化领域的安全关键性(safety-critical)功能。换句话说,市场越来越需要能够支援UWB及其他无线技术在相同频段无缝并行的解决方案。

imec新型脉冲无线电超宽频接收器:阻塞抗扰达到-13dBm且功耗低至7.6mW

imec开发的新型脉冲无线电(IR)超宽频(UWB)接收器采用22奈米FD-SOI制程,小巧的讯号接收面积仅有0.32mm2,成为避免UWB与其他无线讯号相互干扰的开创性解决方案。

为了增强这款接收器的阻塞性能,一颗与转换器进行耦合的带通滤波器(BPF)与UWB低杂讯放大器前端元件的互补型共闸极(CCG)端进行整合。这麽一来,imec的这款接收器就能提供高达-13dBm的阻塞抗扰性能,与其他解决方案相比,相当於以10倍抗扰性能来抵挡Wi-Fi和5G(甚至是後5G)的讯号干扰。

此外,透过数种电路优化设计,这款接收器还能以最低功耗(7.6mW)来实现出色的抗扰性能。这样的高效运作也让这款接收器的类比前端(AFE)能在相同的(电池)功耗下,比起那些目前符合IEEE 802.15.4a/z标准的超宽频(UWB)装置,把运作时间延长至10倍,也是近期研究报告所展示的运作时间的2倍。

面对像是Wi-Fi等杂讯,使用带通滤波器来避免这些讯号进入接收器是常见的做法。但是这套由imec专利开发的互调失真抑制方案能够在低功耗和低电压设计的情况下,大幅提升接收器的稳健性。

比利时微电子研究中心(imec)无线感测研究计画主持人Christian Bachmann表示:「为了促进这款UWB接收器的商用,我们研发的晶片不仅符合现行的IEEE 802.15.4z标准,还能支援即将问世的IEEE.802.15.4ab标准。我们相信这项研究以及业界在高影响力生态系统所展开的合作都是发展关键,皆有助於推动未来无线技术在不同应用之间无缝并行。」

比利时微电子研究中心(imec)透过建立研发合作关系与智慧财产(IP)授权,与超宽频(UWB)生态系统的产业夥伴合作。为此,imec也期??各大企业加入其超宽频(UWB)研发计画及其广大的合作夥伴网络。

關鍵字: UWB  imec 
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