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獨創低功耗UWB接收器 具10倍抗擾力排除Wi-Fi與後5G訊號
 

【CTIMES/SmartAuto 籃貫銘 報導】   2024年02月21日 星期三

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於本周舉行的國際固態電路會議(ISSCC)上,比利時微電子研究中心(imec)發表了一款獨特的低功耗超寬頻(UWB)接收器;與現有的先進UWB裝置相較,該晶片的抗擾性能提升10倍,有效抵擋來自Wi-Fi和5G(以後的)訊號。

比利時微電子研究中心(imec)研發的新型脈衝無線電(IR)超寬頻(UWB)接收器實現最低功耗(7.6mW)且抗干擾性提升10倍,並裝載於印刷電路板上。
比利時微電子研究中心(imec)研發的新型脈衝無線電(IR)超寬頻(UWB)接收器實現最低功耗(7.6mW)且抗干擾性提升10倍,並裝載於印刷電路板上。

imec研發的這款晶片突破現有技術,為開發和部署新一代超寬頻(UWB)應用邁出一大步,而這些應用正逐漸加重對安全性的要求。試想在汽車領域的兒童遺留偵測(CPD)系統,可靠度和確定可用性(assured availability)是其首要考量,或是在製造場域,UWB技術所提供的精準定位能力可以在靠近機械手臂、無人搬運車和其他自動化機具的工作環境下確保工人的安全。

在接下來的數月與數年,分配給超寬頻(UWB)通訊使用的頻譜(通常是指6GHz~10GHz的頻段範圍)將會面臨來自其他無線通訊技術的激化競爭,這些技術也鎖定了相同的頻段來延長各自的訊號收發範圍。以近期開放使用的Wi-Fi 6e為例,該頻段的運作落在5.925~7.125GHz的波段範圍。而第五代(5G)或是後5G的行動通訊技術也因為現行的頻段範圍缺乏發展動能,所以也朝向6GHz的高頻波段來擴展開發。

為此,UWB產業必須採取積極措施,尤其是UWB技術的發展不僅止於(傳統的)高安全性免鑰匙門禁系統,而是擴及汽車和工業自動化領域的安全關鍵性(safety-critical)功能。換句話說,市場越來越需要能夠支援UWB及其他無線技術在相同頻段無縫並行的解決方案。

imec新型脈衝無線電超寬頻接收器:阻塞抗擾達到-13dBm且功耗低至7.6mW

imec開發的新型脈衝無線電(IR)超寬頻(UWB)接收器採用22奈米FD-SOI製程,小巧的訊號接收面積僅有0.32mm2,成為避免UWB與其他無線訊號相互干擾的開創性解決方案。

為了增強這款接收器的阻塞性能,一顆與轉換器進行耦合的帶通濾波器(BPF)與UWB低雜訊放大器前端元件的互補型共閘極(CCG)端進行整合。這麼一來,imec的這款接收器就能提供高達-13dBm的阻塞抗擾性能,與其他解決方案相比,相當於以10倍抗擾性能來抵擋Wi-Fi和5G(甚至是後5G)的訊號干擾。

此外,透過數種電路優化設計,這款接收器還能以最低功耗(7.6mW)來實現出色的抗擾性能。這樣的高效運作也讓這款接收器的類比前端(AFE)能在相同的(電池)功耗下,比起那些目前符合IEEE 802.15.4a/z標準的超寬頻(UWB)裝置,把運作時間延長至10倍,也是近期研究報告所展示的運作時間的2倍。

面對像是Wi-Fi等雜訊,使用帶通濾波器來避免這些訊號進入接收器是常見的做法。但是這套由imec專利開發的互調失真抑制方案能夠在低功耗和低電壓設計的情況下,大幅提升接收器的穩健性。

比利時微電子研究中心(imec)無線感測研究計畫主持人Christian Bachmann表示:「為了促進這款UWB接收器的商用,我們研發的晶片不僅符合現行的IEEE 802.15.4z標準,還能支援即將問世的IEEE.802.15.4ab標準。我們相信這項研究以及業界在高影響力生態系統所展開的合作都是發展關鍵,皆有助於推動未來無線技術在不同應用之間無縫並行。」

比利時微電子研究中心(imec)透過建立研發合作關係與智慧財產(IP)授權,與超寬頻(UWB)生態系統的產業夥伴合作。為此,imec也期望各大企業加入其超寬頻(UWB)研發計畫及其廣大的合作夥伴網絡。

關鍵字: UWB  imec 
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