Si bien algunas frecuencias del espectro electromagnético se pueden usar para la transferencia de datos y las telecomunicaciones, otras se pueden usar en tecnologías de imagen y radar. La banda ultraancha (UWB), anteriormente conocida como radio de pulso, es una amplia gama de frecuencias inalámbricas con aplicaciones en comunicaciones de RF de corto alcance rápidas y confiables, así como en el seguimiento preciso de distancias y ubicaciones en interiores.

La banda ultraancha (UWB) es un protocolo de comunicación inalámbrica de corto alcance.

Recientemente, los principales fabricantes de chips y productos electrónicos han presentado nuevos diseños relacionados con UWB enfocados principalmente en la industria automotriz con detección de pasajeros y seguridad en mente. Este artículo se centra en cuatro anuncios de los últimos meses y profundiza en el circuito detrás de estas tecnologías de banda ultraancha. También discutiremos cómo el uso de estos cuatro productos puede mejorar la seguridad y la experiencia del usuario de la próxima generación de automóviles.

Samsung presenta la plataforma Exynos Connect

A principios de este año, Samsung presentó Exynos Connect, un nuevo conjunto de chips para medir distancias en centímetros de un solo dígito y menos de cinco grados de arco. Diseñado para proporcionar un rango y posicionamiento seguros para entornos interiores, el Exynos Connect U100 aprovecha las señales UWB para medir el tiempo de llegada (ToA) y el ángulo de llegada (AoA), proporcionando capacidades reales de seguimiento de movimiento confiables y oportunas.

El chip Exynos Connect U100. Imagen utilizada cortesía de Samsung

Dentro de un solo paquete, el chip U100 ofrece RF, banda base, memoria flash, administración de energía y cifrado de hardware mediante una función de secuencia de marca de tiempo codificada (STS). Según Samsung, este IC también es útil para maximizar la duración de la batería en aplicaciones IoT gracias al modo de ahorro de energía del U100.

El chip Exynos Connect ha sido certificado por el Consorcio FiRa (de rango fino), una organización preocupada por el uso, el cumplimiento y la interoperabilidad de las tecnologías UWB. También cumple con el estándar Digital Key Release 3.0 del Car Connectivity Consortium (CCC), un estándar para almacenar, intercambiar y autenticar llaves digitales de vehículos.

Radar UWB para la seguridad a bordo de niños y mascotas

Otro desarrollo reciente de UWB proviene de la empresa de propiedad intelectual de semiconductores CEVA DSP, que se especializa en el procesamiento de señales digitales (de ahí DSP). Su tecnología de radar RivieraWaves promete proporcionar detección de movimiento en la cabina y detección basada en micromovimientos respiratorios.

Diagrama de bloques del CEVA RivieraWaves UWB. Imagen utilizada por cortesía de CEVA DSP

Esta plataforma de radar ha sido diseñada específicamente para monitorear bebés y mascotas. También extiende la vida útil de la batería a través de la detección de presencia en dispositivos electrónicos de consumo. A diferencia de las tecnologías de radar basadas en cámaras, la solución UWB de RivieraWaves admite el funcionamiento con poca luz y, lo que es más importante, protege la privacidad durante la detección en el vehículo. Usando una arquitectura de demodulación consistente y algoritmos avanzados, se dice que la plataforma proporciona mediciones confiables de distancia y ángulo que también se pueden usar para la detección de intrusos e incluso el reconocimiento de gestos.

La compañía dice que su tecnología reduce la barrera de entrada para los fabricantes de automóviles que deben aumentar las características de seguridad de sus productos, una preocupación apremiante teniendo en cuenta la Ley de Autos Calientes recientemente aprobada, al permitirles incorporar un producto rentable y energéticamente eficiente y radares anónimos en vehículos. CEVA señala que los puntos de anclaje de clave digital UWB compatibles con CCC existentes también pueden ser reutilizados por la plataforma RivieraWaves.

Un nuevo módulo de localización UWB automotriz

En febrero, Quectel, una empresa china de soluciones automotrices e IoT, presentó un módulo de banda ultraancha de grado automotriz basado en el IC DW3300Q de Qorvo. Llamado AU30Q, este módulo se puede utilizar para la detección de movimiento en interiores y exteriores en tiempo real, así como para comunicaciones inalámbricas seguras y confiables. El chip Qorvo en sí es un transceptor compatible con IEEE 802.12.4z que admite canales de 6,5 GHz y 8 GHz con velocidades de datos de 850 Kbps y 6,8 Mbps respectivamente.

Además del componente DW3300Q, el módulo de Quectel incluye una antena integrada que se puede adaptar para su uso con plataformas de microcontroladores habilitados para Bluetooth o CAN externos. Lo logra a través de sus dos interfaces SPI dependiendo de la arquitectura del sistema requerida.

El AU30Q está diseñado para un acceso inteligente y seguro al automóvil. Imagen (modificada) usada cortesía de Quectel

Para el seguimiento de activos, este módulo se puede utilizar tanto en modo bidireccional de un solo lado como de dos lados. Además, se puede utilizar para desarrollar sistemas de ubicación en tiempo real y sistemas de navegación automatizados en áreas denegadas por GPS (precisión dentro de los 10 cm).

El AU30Q viene en un paquete de montaje en superficie LGA de 12 mm x 25 mm. Es compatible con CCC y está en línea con las especificaciones FiRa PHY y MAC. Esto significa que se puede usar para el seguimiento estandarizado del propietario del vehículo a través del control remoto, teléfono inteligente o reloj inteligente para la entrada sin llave y el acceso al maletero, la detección de pasajeros e intrusos, e incluso la carga inalámbrica y el reemplazo de la batería para vehículos eléctricos.

Producción de antenas para aplicaciones UWB

Mientras que algunas empresas están desarrollando chips y módulos de banda ultraancha, el fabricante de componentes pasivos Abracon ha lanzado una gama de antenas para satisfacer las necesidades de la industria para una transferencia de datos rápida y confiable. Hay tres chips de antena UWB en el paquete SMD como parte de este anuncio:

La línea de componentes de antena UWB de Abracon está diseñada para la transferencia de datos de corto alcance y alta precisión, especialmente para aplicaciones de baja potencia donde maximizar la vida útil de la batería es una prioridad principal para reducir los costos operativos generales.

Con estos productos en mente, la compañía tiene como objetivo ampliar las capacidades de su cartera de antenas y RF para ayudar a los fabricantes a desarrollar una gama de soluciones UWB como IoT, comunicación de automóvil a automóvil, pago con manos libres, acceso seguro para vehículos, navegación interior. y sistemas de detección de objetos.

Los sistemas UWB pueden llegar más temprano que tarde

Si bien UWB sigue siendo una tecnología nueva, se está convirtiendo rápidamente en una solución efectiva y rentable para que los ingenieros desarrollen sensores y sistemas de comunicación confiables en el vehículo. Un jugador clave aquí es el Consorcio FiRa, cuyo objetivo es «transformar la forma en que las personas experimentan la conectividad». Este grupo expresó su dedicación a estandarizar un ecosistema abierto de banda ultraancha y promover la colaboración entre los fabricantes.

Si bien la adopción de esta tecnología por parte de los fabricantes de chips y los diseñadores de sistemas automotrices puede parecer más fácil de decir que de hacer, su aceptación por parte de grandes organizaciones como Samsung y CCC podría mejorar la seguridad y la experiencia del usuario de la próxima generación de vehículos, precisamente mediante el uso de tecnologías UWB.