UWB无线收发模组是一种基于超宽带(Ultra-Wideband，简称UWB)技术设计的无线通信模块。UWB技术利用纳秒级的极短脉冲进行数据传输，具有高带宽和低功耗的特点，适用于短距离、高精度的定位和测距应用。
UWB无线收发模组通常集成了天线、射频电路、电源管理和时钟电路等组件，能够实现高精度的定位和测距功能。例如，基于Decawave的DW1000芯片设计的UWB模组，其定位精度可达10厘米，支持高达6.8 Mbps的数据传输速率。这些模组广泛应用于室内定位系统(RTLS)、智能仓储、智能家居、自动驾驶等领域。
UWB模组还支持多种通信接口，如SPI、UART、I2C等，方便与其他设备集成。此外，UWB技术由于其低功耗特性，非常适合需要长时间运行的应用场景，如智能行李箱和无人机跟随系统。
UWB无线收发模组是一种高性能、低功耗的无线通信解决方案，能够满足高精度定位和高速数据传输的需求，具有广泛的应用前景和潜力。
UWB(超宽带)无线收发模组的技术原理主要基于纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。这种技术利用非常宽的带宽(通常在3.1至10.6 GHz频段内)，通过低占空比的冲击脉冲作为信息载体，实现高速数据传输和低功耗通信。
一、 UWB无线收发模组技术原理
技术原理详解
脉冲调制：
UWB技术的核心是使用纳秒级的非正弦波窄脉冲进行数据传输。这些脉冲具有非常陡峭的上升和下降时间，能够提供极高的频谱利用率。
在发射端，数字信息被直接调制到射频脉冲上，再通过可编程延时器件对脉冲进行进一步时延控制，最后通过超宽带天线发射出去。
接收端处理：
接收端通过相关器与本地模板波形相乘，积分后通过抽样保持电路送到基带信号处理电路中。捕获跟踪部分、时钟振荡器和码产生器控制可编程延时器，根据相应的时延产生本地模板波形，与接收信号相乘。
由于UWB信号的特性，接收机可以采用非相干架构，以降低复杂度和功耗。
调制方式：
UWB调制包括开/关键控(OOK)、二进制相移键控(BPSK)和脉冲位置调制(PPM)等。
具体的调制方式可以根据应用场景和需求进行选择，例如在短距离高速应用中，可以使用高斯脉冲调制。
硬件实现：
UWB收发器芯片是高精度单芯片，适用于实时定位和定位系统。这种芯片低功耗，有助于实现长电池寿命，并支持多个频率带。
UWB收发器的设计面临诸多挑战，如宽带电路和匹配、低噪声放大器(LNA)设计、宽带收发开关等。
滤波器设计：
UWB系统中的带通滤波器用于过滤信号，直接影响发射器和接收器的性能。常见的滤波器设计技术包括级联低通和高通滤波器、基于多模谐振器(MMR)、驻极体加载UWB带通滤波器和基于平行耦合线的滤波器。
应用领域：
UWB技术在短距离高速应用中主要用于构建短距离高速WPAN、家庭无线多媒体网络以及替代高速率短程有线连接，如无线USB和DVD。
在中长距离低速率应用中，UWB技术主要应用于无线传感器网络和低速率连接。
UWB无线收发模组的技术原理基于纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，通过低占空比的冲击脉冲实现高速数据传输和低功耗通信。
二、 UWB无线收发模组在室内定位系统(RTLS)中的实际应用
UWB(超宽带)无线收发模组在室内定位系统(RTLS)中的实际应用案例非常广泛，涵盖了多个行业和场景。以下是一些具体的应用案例：
工厂设施员工召集过程：
中芯微科技推出的UWB定位系统已成功应用于工厂设施的员工召集过程中。通过结合精确可靠的蓝牙定位技术与现场专业知识，优化仓库结构，实时监测人员位置，显著提升了人效与安全性。
智能工厂：
高精定位UWB室内定位系统模组在智能工厂中表现出优越的性能，提供准确的定位信息，提高生产安全和医疗服务效率。
地下矿井：
UWB技术在地下矿井中的应用也得到了验证，通过高精度定位系统，确保矿工的安全和设备的高效管理。
医院：
在医院环境中，UWB技术用于实时监测病患和医护人员的位置，提高医疗服务的效率和安全性。
仓库管理：
UWB技术在仓库管理中也得到了广泛应用，通过高精度定位系统，优化仓库结构，实时监测货物和人员的位置，提高仓库运营效率。
资产追踪：
UWB技术在资产追踪领域展现出巨大潜力，能够实现厘米级的精确室内定位，适用于各种资产的实时追踪和管理。
智能家居：
UWB技术在智能家居中的应用也逐渐增多，通过高精度定位模块，实现家庭设备的智能管理和控制。
体育追踪：
UWB技术在体育追踪领域也有应用，通过高精度定位系统，实时监测运动员的位置和运动轨迹，提高训练效果和比赛管理。
三、 UWB技术与其他无线通信技术(如蓝牙、Wi-Fi)对比
UWB(超宽带)技术与其他无线通信技术(如蓝牙、Wi-Fi)相比，具有以下独特的优势和局限性：
1. 独特优势：
高精度定位：
UWB能够实现厘米级的精确定位，这使其在需要高精度位置信息的应用场景中表现出色。例如，在室内导航、资产追踪和机器人导航等领域，UWB可以提供比传统蓝牙或Wi-Fi更精确的位置数据。
UWB的宽带宽使其在多径环境下具有强大的距离分辨能力，能有效分辨并剔除多径干扰信号，得到高精度定位结果，甚至在复杂环境下精度可达到Wi-Fi、蓝牙等传统系统的百倍以上。
抗多径效应：
由于UWB脉冲的时间特性非常短，能够有效减少多径效应引起的信号失真问题，从而提高信号质量。
UWB脉冲能抵抗多径效应，即信号通过多个路径到达接收器，这是由自然或人为物体引起的反射或折射造成的。
电磁兼容性强：
UWB的低发射功率和宽信号带宽使其能够隐蔽在其他信号和环境噪声中，传统接收机无法识别和接收，避免了对其他通信业务的干扰，同时也避免了被其他通信设备干扰。
能效较高：
UWB具有500MHz以上的射频带宽，提供极大的扩频增益，使得UWB通信系统能效较高，对于电池供电设备，系统工作时间可大大延长，或在相同发射功率限制下，覆盖范围比传统技术大得多。
高数据传输速率：
UWB技术的吞吐量能力比802.11b高1000倍(11M bit/sec)，这意味着UWB系统可能支持更多用户，速度更快，成本更低。
增强的安全性：
作为802.15.4z规范的一部分，UWB引入了额外的物理层(PHY)部分，用于发送和接收数据包。这一新功能增加了加密、随机数生成等技术，提高了外部攻击者访问或操纵UWB通信的难度。
2. 局限性：
成本较高：
尽管UWB技术在多个领域展现出广泛的应用前景，但其成本相对较高，这可能限制了其在某些应用场景中的普及。
信号范围小：
UWB的信号范围相对较小，通常在15-100米之间，这可能限制了其在大范围应用中的使用。
可能干扰现有通信线路：
虽然UWB的频谱独立性使其不会干扰其他频段的无线传输，但在某些情况下，UWB信号可能会受到现有通信线路的干扰。
环境影响：
蓝牙信号容易受到环境干扰，潮湿环境会导致2.4G的信号强度大大降低。金属环境由于信号反射，导致蓝牙信号可及的范围完全未知。
UWB技术以其高精度定位、抗多径效应、电磁兼容性强、能效较高和增强的安全性等优势，在需要高精度位置信息的应用场景中表现出色。
四、 目前市场上主流的UWB无线收发模组品牌和型号有哪些?
目前市场上主流的UWB无线收发模组品牌和型号包括以下几种：
Qorvo：
QM33110W：这是一款基于IEEE802.15.4z标准的高性能UWB无线收发器，支持高达6.8Mbps的数据速率，适用于移动、消费和工业应用。
QM33120WTR13：这是一款低功耗、单芯片CMOS射频6.5GHz-8GHz IR-UWB收发器，符合IEEE 802.15.4-2020、IEEE 802.15.4z-2020和IEEE 802.15.8标准，适用于移动电话、高精度实时定位系统等。
DW3110：这是Qorvo的第二代全集成超宽带无线收发器，支持IEEE802.15.4z标准，数据速率可达6.8Mbps。
SPARK Microsystems：
SR1000系列：这是一款连接速率高达20.48 Mbps的UWB收发器，具有超低功耗和超短无线延迟，目前已进入量产阶段。
地芯科技（GEO-CHIP）：
虽然具体型号未详细列出，但地芯科技展示了多款射频前端产品，包括UWB射频前端产品。
硅传科技：
DW1000：这是一款UWB定位基站模块，适用于无人机、物联网、工业控制等多种应用场景。
