UWB雷达芯片的研究现状与发展

罗 朋 胡振峰 田世伟 刘马良*

①(西安电子科技大学 西安 710000)

②(军事科学院国防科技创新研究院 北京 100097)

1 引言

20世纪60年代超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)的构想首次在“time-domain electromagnetics”中被提出[1]，采用一种无载波的窄脉冲信号进行通信。由于其具有较好的安全性，高传输速率以及高距离分辨率，其在军事及雷达等领域有着重要的应用价值。2002年2月，美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission, FCC)正式批准超宽带民用，规定超宽带的工作频率为3.1～10.6 GHz，发射带宽大于500 MHz，但为了防止超宽带与其他通信带宽产生干扰，对发射机发射功率进行了限制，即有效全向辐射功率小于–41.2 dBm/MHz[2]。因此超宽带技术的高速传输速率是以非常宽的带宽为代价，同时超宽带脉冲雷达技术是发射机发射持续时间极短的脉冲信号，而收发机的重复频率周期较长，因此单位时间内消耗的功耗极低，适合今后低功耗的应用场景要求。所以UWB系统在军事雷达领域应用之外，在生物探测、室内定位等商业应用场景得到重要的应用。Decawave 公司在2013年推出第1款基于超宽带技术的单芯片无线收发器。室内和室外定位精确到10 cm以内。通过提供准确的位置感知和通信，为实时定位和室内定位系统、基于位置的服务、无线传感器网络和物联网提供了一种新方法。同时恩智浦推出UWB产品“Trimension”解决方案，如图1所示，在汽车、移动和物联网设备之间实现安全测距和精确感测。近年来国内对UWB系统的研究正快速增加。未来其在物联网、短距通信、室内室外定位、生物探测以及军事等领域有着巨大的应用需求与市场前景。

图1 UWB系统的优势与应用场景

2 UWB 发射机系统架构与关键电路

发射机(Transmitter X, TX)作为发射信号的关键功能模块，通常由信号产生电路、功率放大器以及天线3部分构成。下面将对UWB系统信号产生电路与功率放大器两个部分进行详细的介绍。

2.1 UWB系统信号产生技术

2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)正式批准超宽带民用，规定超宽带的工作频率为3.1～10.6 GHz，发射带宽大于500 MHz，但为了防止超宽带与其他通信带宽产生干扰，对发射机发射功率进行了限制，即有效全向辐射功率小于–41.2 dBm/MHz。所以针对不同的UWB系统，不同应用场景，UWB系统的信号产生技术将直接影响系统的性能、复杂度、功耗等。其中脉冲体制是UWB系统的主要信号体制之一，本节将针对脉冲信号体制及其对应的UWB系统信号调制技术进行综述。

2.1.1 基本脉冲信号类型

文献[3]介绍并对比了高斯脉冲(Gaussian pulse)、高斯单脉冲(Gaussian monocycle)、Scholtz单脉冲( Scholtz's monocycle)、曼彻斯特单脉冲(Manchester monocycle)、归零曼彻斯特单脉冲(RZ-Manchester monocycle)、正弦单脉冲(sine monocycle)、矩形单脉冲(rectangle monocycle)等脉冲信号类型的时域及频域特性。

由于高斯脉冲可以通过调节函数参数，信号的带宽与峰值频率可以通过简单的设置而发生改变，在满足FCC条件下高斯脉冲的发射功率与性能更适合超宽带系统的应用，高斯脉冲信号具有更简单、对信道衰落不敏感等特点，所以常用于UWB发射系统中，下面将对不同的高斯脉冲信号产生电路进行论述。

2.1.2 频移高斯脉冲信号

上述信号类型为满足FCC，及降低功率谱密度(Power Spectrum Density, PSD)，高斯脉冲及矩形脉冲均存在DC分量且其余各阶导数信号电路实现复杂，因此文献[4]中采用如图2所示的一种频移高斯脉冲(frequency-shifted Gaussian pulse)。文献[4]指出该类型波形具有更好的频谱特性，更窄的脉冲宽度，以及容易在CMOS中电路实现。所以该信号类型更适合作为UWB系统中信号技术。频移高斯脉冲可以表示为式(1)

图2 频移高斯脉冲时域波形

文献[4]采用如图3所示的全数字高斯脉冲产生电路。通过电荷泵对无源滤波网络充放电实现脉冲的产生，并通过控制时钟脉冲宽度以及电流实现对脉冲信号可配置。然而在文献[5]中采用直接射频合成的方式实现类高斯脉冲信号的产生，其产生电路如图4所示，采用对buffer尾电流编程，并通过对发射脉冲控制序列进行伪随机编码，提高输出脉冲的平滑度。并且通过控制PLL输出频率从而调整高斯脉冲的中心频率。综上实现一种更加平滑的可编程频移高斯脉冲波形。为了进一步减小面积与功耗，文献[6,7]提出一种全数字的脉冲信号产生技术。其中文献[8]电路原理如图5所示。该文献首先提出一种延迟可配置的延迟单元，如图5(a)所示，通过控制电压Vc从而改变延迟时间。然后通过组合逻辑产生一定脉冲宽度的单脉冲。最终通过如图5(c)所示的脉冲组合器将单脉冲组合，从而产生用于发射的脉冲信号。该脉冲信号产生技术既有较低的功耗与面积，并且脉冲宽度与个数可配置，图6中的文献[8]同样采用了全数字脉冲产生技术。

图3 文献[4]中全数字高斯脉冲产生电路

图4 文献[5]中直接射频合成高斯脉冲的实现电路

图5 文献[8]中提出的数字脉冲产生电路

图6 文献[8]采用的全数字脉冲产生技术

另外文献[9–11]均采用如图7所示的混频结构的产生方式，从而实现可配置的脉冲信号，常用于开关键控(ON-Off-Keying, OOK)、脉冲位置调制(Pulse Position Modulation, PPM)等带有调制波形产生电路中。

图7 文献[9]采用混频器实现脉冲产生电路

随着研究的不断深入，目前高斯脉冲产生电路的功耗与面积都已经可以大大降低，通过可编程技术使得输出脉冲具有更好的平滑度与可调的中心频率。随着数字化电路控制技术的提出，脉冲组合器将单脉冲组合，使得脉冲的宽度与个数实现可调，高斯脉冲产生电路的脉冲宽度与峰值频率等方面将会具有更强的可调性能。

2.1.3 调制方式

在目前的IR-UWB系统中，常见的调制方式有开关键控(OOK)、脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation, PAM)、脉冲位置调制(PPM)、相位键控(Binary Phase Shift Keying, BPSK)等调制方式，接下来主要对常见的几种调制方式进行综述。

(1) 开关键控(OOK)。在文献[11–19]的收发机中采用OOK的调制方式实现UWB系统通信。文献[11]采用如图8所示的结构，通过控制数控振荡器(Digitally Controlled Oscillators, DCO)或功率放大器(Power Amplifiers, PA)的开关从而实现OOK调制。另外为了避免直接对电源控制，文献[13]采用如图9所示的电路实现方式，通过开关控制振荡器实现OOK脉冲调制。与文献[13]所述方式类似的还有文献[19]采用如图10所示的电路，在产生脉冲时，利用D触发器和逻辑电路产生的Data_dly控制buffer尾电流实现data的调制，不需要对振荡器的电源直接控制。

图8 文献[11]的开关键控调制产生方式

图9 文献[13]通过控制压控振荡器的接地端实现开关键控调制

图10 文献[19]OOK调制产生电路

(2) 脉冲位置调制(PPM)。文献[20–22]均采用PPM调制的脉冲信号。其中文献[20]提出采用基于PPM调制的UWB系统用于RFID(Radio Frequency IDentification)系统中。其调制电路如图11所示，通过将sensor的模拟信号与三角波信号比较，从而产生PPM调制。在斜坡信号的上升沿发出第一个参考脉冲信号，用于接收机实现同步处理，然后在下降沿发出脉冲位置调制的脉冲信号。从而节省模拟数字转换器(Analog to Digital Converter, ADC)，进一步节省功耗与面积。

图11 文献[20]的调制电路

另外文献[22]提出一种D-MPPM，即全数字多脉冲相位调制，如图12所示。通过DTC电路与同步脉冲实现一个重频周期发送多bit数据，提高通信的数据率。从而data rate不受重频周期与时钟速率影响。随着DTC精度的提高，数据率可以进一步提高，并且可以全数字实现调制与解调，适用于小面积与低功耗场景。

图12 文献[22]所提调制电路

(3) 相位键控(PSK)。文献[23–26]采用PSK调制的脉冲信号实现UWB通信。文献[23–25]采用模拟混频器的方式实现对脉冲信号的PSK调制。需要消耗大量的功耗面积，所以文献[26]采用如图13所示的全数字实现BPSK调制，通过输入数据data与时钟信号逻辑产生正脉冲和负脉冲两个相位的脉冲信号，最终经过PA发送，产生基于PSK的脉冲信号和。表1对不同调制方式进行了性能汇总。

表1 调制方式性能汇总

图13 文献[26]调制产生电路

随着通信系统对数据速率以及小型化低功耗性能的需求越来越高，开关键控OOK通常具有更高的调制数据速率，但是不可避免地会消耗太多功耗，脉冲位置调制PPM因为可以实现一个重频周期发送多bit数据，大大提高通信的数据率，并且可以采用全数字化设计方案，进一步减小芯片的面积与功耗，随着研究的不断深入，PPM将会在调制方式中展现出数字化的优势。

2.2 超宽带功率放大器(UWB PA)

UWB发射机带宽较宽，所以对功率放大器的带宽要求也较高，甚至有的需要覆盖3.1～10 GHz。而功率放大器的带宽越宽越难保证效率和功率的性能。所以有些发射机的输出不经过专门的功率放大器，而通过普通buffer。例如文献[27–29]，在这些结构中，产生脉冲过后，往往只通过无源谐振电路，或者直接发射输出。文献[30]应用了一个预放大器和推挽级AB类功率放大器，最后达到了–10 dBm的输出功率，文献[31]采用开关结构降低功耗。这些结构能达到较好的效率，但是输出功率较低。在一些对发射功率有要求的场景中，就不可避免地要引入功率放大器。

因为在功率放大器的应用中，输入信号幅度不是固定的，在单一类型的功率放大器中，不同的输入幅度对应的效率可能会相差很大，所以功率放大器往往对6 dB回退效率有要求，Doherty功率放大器能在效率峰值回退6 dB对应的输入功率处仍然有较好的输出效率。所以，在一些对效率要求更高的应用中，例如IOT等，在一些低功耗的收发机应用中，往往应用更高效率的功率放大器，例如Doherty功率放大器，c类功率放大器等等，文献[32]引入了数字Doherty功率放大器，如图14所示。这类功率放大器工作在A B 类或者C 类，一般能达到30%～40%的转换效率。其利用多路数字功率合成技术，在输出中将16路功率放大器分成两部分，组合成Doherty功率放大器，达到了29.5%的效率和24.4 dBm的输出功率。

图14 文献[32]数字Doherty功率放大器

3 UWB接收机架构与关键电路

在UWB系统中，根据信号类型以及采样方式不同提出不同的系统结构。发射机(TX)结构常由信号产生模块、功率放大器模块以及天线3部分构成。接收机则由于信号类型、量化方式不同，学者提出众多结构。其中较为常见结构有超外差结构、零中频结构、直接射频采样结构、基于时间扩展采样结构、基于等效时间采样结构、ST sampling、能量检测等。同时还提出了多种低噪声放大器的优化方式，包括噪声相消、增益自适应等技术。

3.1 UWB接收机系统架构

超宽带接收其具有带宽大、频率高等特点，所以接收机结构设计多采用超外差方式，混频后降低信号频率，或者采用等效采样等方式提升ADC的采样率。以下将对常见接收机架构进行详细综述。

3.1.1 超外差

由于接收到的信号均具有较高频率的载波，难以直接量化。文献[33]采用如图15所示的结构。接收机中包括低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)、混频器(Mixer)、滤波器、模数转换器(ADC)等模块。该结构首先将通过LNA放大后的射频信号下混频之后，通过低通滤波器将倍频信号滤除，从而得到较低频率的中频信号。由此可以降低对ADC带宽的要求。

图15 文献[33]接收机架构

文献[30]针对FM调制的UWB信号波形采用零中频结构，与超外差结构不同的是该结构直接将射频信号下混频到DC，滤波后直接进行量化解调。

3.1.2 时间扩展

在常见的IR-radar 系统中，发射的射频信号具有窄脉冲的特点，在信号的周期内存在大量死区时间，针对发射信号的该特点，有学者提出如图16所示的时间扩展采样结构[34–36]。从图中可以看出首先通过高速的采样单元对脉冲进行采样，得到的信号脉宽时Δds，然后通过时间扩展放大器将采样得到的信号的脉宽放大GDTE倍得到脉宽为Δde的低速信号，从而降低对后记数字量化模数转换器(ADC)的速度与性能要求。

图16 时间扩展采样原理

由此文献[34,35]采用如图17所示的时间扩展结构，充分利用脉冲信号的死区时间降低系统的复杂度与功耗。从图中可以看出该接收机中包含低噪声放大器(LNA)、高速采样模块、时间扩展模块以及较低速度的模数转换器(ADC)。除此之外，该结构引入能量检测单元和数字时间转换器产生高速采样时钟与采样窗口。实现对脉冲信号的恢复。

图17 文献[34]基于时间扩展采样架构

3.1.3 等效时间采样

同时间扩展采样方法一样，利用脉冲信号死区时间较长且被探测目标移动速度较小时，接收到的脉冲信号在一定时间内可以认为几乎不变。

所以有学者提出等效时间采样的方式[37–40]。等效时间采样的原理如图18所示，假设重频周期为10 ns，然后利用一个周期为5 ns的时钟对信号采样可得到每个周期两个采样点。然后引入5个不同相位相同周期的时钟分别对信号采样，然后经过合成可以得到10个采样点数每个信号周期，即实现了10倍于信号的等效采样率。即等效时间采样率可以由式(2)表示

图18 等效时间采样原理

其中，ncl表示不同相位的时钟个数，Fclk表示每一个采样时钟的时钟频率。

文献[37]采用如图19所示的结构。从图中可以看出该结构包含低噪声放大器、高速采样单元以及由高精度数字时间转换器(Digital Time Converter,DTC)构成。该结构利用1.5 pixels分辨率的高精度DTC模块为接收机(Receiver)产生一定相差的多相位时钟。则DTC的时间分辨率决定了直接采样接收机的等效时间采样率高达666 GS/s。

图19 文献[37]基于等效时间采样接收机结构

3.1.4 扫描阈值采样结构

与等效时间采样同理，利用重频周期一定时间内近似认为不变，有学者提出一种扫描阈值采样(Swept threshold sampling)[5,41]。其常见实现结构如图20所示，由比较器、计数器以及阈值产生模块等构成。其工作原理如图20所示，通过VT从0.1～0.9扫描，步长0.1 V，则在VT大于幅度时，采样得到1。当VT小于幅度时，采样得到0。如图20所示，若幅度为0.65 V，则在9次扫描采样结果中前6次为1，后3次为0，最终通过计数器将扫描周期的1做累加得到6，则可以得到6/9的量化值。其他幅度同理可得。

图20 扫描阈值采样结构原理

文献[5]采用如图21所示的扫描阈值采样结构。该结构由滤波器、低噪声放大器(LNA)、多路阈值采样器、数字模拟转换器(DAC)、时钟产生单元以及数字的计数器部分构成。其中DAC主要用于产生扫描阈值的电压。阈值采样单元结构与上述原理分析时结构类似。从而采用st sampling的方式对信号恢复。并且文中指出与多bits系统相比，ST的一个重要优势是只需要1个 1 bit量化器，简化了设计并增加了系统的固有线性度。另一个关键优势是ST采样结构在同样信噪比条件下可以实现更远的探测距离。

图21 文献[5]基于ST 采样接收机结构

3.1.5 能量检测结构

此外常见的接收机量化方式还有基于能量检测的结构[9,11,18,21,22]，非相干能量检测结构一般如图22所示。接收机包含低噪声放大器(LNA)、平方器(squarer)、积分器、模数转换器(ADC)以及数字部分等模块。其基本原理如图23所示，通过Squarer之后得到信号包络，然后调整积分窗口的时间位置，最终通过ADC量化积分结果，通过数字模块恢复脉冲信号。同时可以实现PPM等调制方式的解调。

图22 基于能量检测UWB接收机架构

图23 能量检测原理

文献[9]在此基础上提出一种ΔΣ的能量检测模块。其结构如图24所示，通过将上述的积分窗口拆解成两个窗口，然后与比较器构成1 bit量化的ΔΣ能量检测器。文中指出该结构相比多bit结构具有更好的稳定性，较低的精度要求，并且可以省略模数转化器(ADC)或者时间数字转换器(TDC)模块。

图24 文献[9]基于能量检测接收机架构

超外差的电路架构能够实现直接降频并且结构简单，能够降低后续模数转换器的压力，但是由于需要混频器等模块，对信号质量以及整体线性度都将造成损失。时间扩展技术需要高速的采样电路对信号进行先采样，然后通过时间扩展放大器扩展采样信号脉宽，这种结构对采样电路要求较高，而且时间扩展放大器会存在相应系统误差与随机误差，会影响采样精度。等效时间采样通过利用多相位时钟采样，然后经过合成可以实现多倍于采样时钟的采样率，从而设计出高速的模数转换器，能够应用于直接射频采样系统，该种结构简化了RF信号链，降低了每个通道的成本以及通道密度。扫描阈值采样结构只需要1个1 bit量化器，简化了设计并增加了系统的固有线性度。能量检测方式可以降低比较器的精度要求，并且拥有更好的稳定度。通过对上述接收机系统架构性能对比，等效采样结构因其独特的优势，未来将会被更多地应用于UWB接收机系统中。

3.2 超宽带低噪声放大器(UWB LNA)

UWB LNA 作为UWB接收机中的第1级，将决定整个接收机链路的性能。所以UWB LNA 在UWB系统中尤其重要。常见的LNA结构如图25所示，以共源、共漏、共栅3种基本结构的放大器为基础。如文献[42]采用了基于共源共栅(cascade)放大器为基础的LNA。并且采用无源的LC网络实现输入匹配，无源LC网络为负载拓展带宽，实现3～5 GHz的超宽带匹配。文献[43–45]采用共栅结构实现LNA，通过调节输入管跨导gm实现50 Ω匹配。

图25 常见结构的低噪声放大器

在UWB系统中天线常为单端输入信号，但是在后级电路中差分电路具有更好的偶次谐波抑制和共模抑制的能力，所以文献[46–48]在输入端采用片上变压器(balun)实现输入匹配，实现将单端信号转换成差分信号。并且文献[48]提出一种自适应偏置ADB(ADaptive Biased)电路，如图26所示，实现一种自适应增益的低噪声放大器，以提高UWB接收机的动态范围。

图26 文献[48]采用的自适应增益低噪声放大器

但是由于片上变压器面积较大，所以文献[11,22,49]采用有源的balun结构，如图27所示，实现单端到差分的转换，进一步节省面积。文献[11,49]采用如图27所示的有源balun结构。可以看出通过第2级两级共源放大器输出，产生两个相反相位的信号，实现单端到差分的转换。上述结构由于OVON增加一级共源放大，且存在相位延迟，所以输出的差分信号存在相位与增益的误差，且受PVT影响较大。文献[50]采用晶体管反馈，实现了阻抗匹配与电压隔离。

图27 文献[11]采用的带有源balun的两级LNA结构

所以文献[22,34,36]采用如图28所示的有源balun结构，通过组合共栅(CG)与共源放大(CS)，从而减小输出差分信号的增益与相位误差。

图28 文献[22]的有源balun结构

此外许多学者提出多种噪声相消的技术，文献[51]采用如图29所示的结构，通过图中所示的两条噪声路径，由于其相反的相位，可以对M3和M1的噪声在输出端实现抵消，从而进一步减小噪声。文献[52]采用如图30所示的改进型噪声抵消技术，与传统结构相比，提供相反相位的噪声通路的同时，利用电流复用技术，进一步减小功耗。表2 对L N A进行一个性能汇总。

表2 低噪声放大器性能汇总

图29 文献[51]的噪声相消的结构

图30 文献[52]提出的改进型噪声相消技术

超宽带低噪声放大器作为UWB接收机系统中第1级，放大从天线上接收到的微弱信号，并且压低整个系统的噪声系数，具有十分重要的作用，低噪声放大器通过添加反馈模块实现增益自适应功能，通过可重构功能从而提升系统的动态范围。通过与有源balun级联，可以实现系统单端转差分的功能，差分信号能够提高系统共模抑制比与抗干扰特性。噪声相消技术的突破进一步优化了噪声，多功能一体化的超宽带低噪声放大器将会不断地被研究。

4 UWB雷达发展趋势

UWB雷达是目前发展最为快速的一种新体制雷达，因为其系统工作在较宽的频率带宽，具有较高的数据传输速率、较高分辨率、穿透性强的特点，使得UWB雷达在定位、探测、通信、生物医疗等领域广泛的应用，随着硅基工艺的不断发展，截止频率的不断提升，UWB雷达芯片已经可以采用成本较低的CMOS工艺进行全集成设计。UWB技术通过将功率分配在很宽的频带内，使得每一个频点的功率都很小，这样将会避免与其他无线协议产生干扰，随着频谱资源越来越珍贵，在未来UWB方案将会较多应用于主流电子产品。

UWB技术因为其高带宽的优势，决定了UWB雷达将拥有更高的定位精度，因为UWB雷达使用的原理类似飞行时间(Time Of Flight, TOF)，通过发射端发送一个信号，信号在碰到障碍物后反弹回接收端，通过计算发射与接收信号的时间差乘以光速即可得到信号传输的距离。通过多个发射端进行定位扫描，即可得到物体的几何位置信息，相比于传统的蓝牙定位等技术的米级别定位误差，UWB雷达技术可以实现厘米级别的定位精度，这使得UWB雷达将会具有更大的应用市场，并且由于UWB技术需要现场设备直接采集计算，很难被第三方突破信息保障壁垒，因此具有较高的安全性。目前UWB雷达应用最为广泛的两个领域一类是面向医疗行业，主要包括高精度医疗监测以及医疗检测，另一类主要是面向军事巷战、反恐、灾难搜救等高精度定位军事应用。

非接触式UWB生命监测雷达是目前专门应用于医疗监测的雷达，不同于传统的电极和传感器接触的检测形式，它可以实现较远距离长时间无接触式检测患者的呼吸和心跳信号，可以在不影响患者正常休息的情况下，实现对患者的呼吸和心跳等生命体征信号进行实时检测，并将检测数据与设定数据进行对比，及时反馈给医护人员，相比于传统的呼吸和心电记录仪，非接触的方式具有更加轻松和舒适的特点，能够更好地辅助医护人员进行相应的治疗。目前我国人口平均寿命持续增长，人口老龄化趋势明显。随着UWB生命检测雷达朝着更小更精准的方向不断优化，未来将会成为家中较为常见的生物医疗器械。

当前国际国内反恐形势都相当严重，这给便携式UWB穿墙雷达提出了迫切的需求，同时提供了巨大的市场。针对可穿戴式UWB穿墙透视雷达进行研究，应用层面主要包含建筑物内部布局与成像，同时包含探测、鉴别分类跟踪人和运动目标的行踪，能够实现对建筑物或障碍物后面目标的探测、定位、成像和追踪，在军事装备、城市安全、火灾及地震等自然灾害搜救、快速反应人员以及反恐方面有着广泛的应用前景和价值。

5 结束语

基于脉冲信号的UWB系统具有高传输速率、低功耗、探测精度高、穿透性强、安全性高等优势。而基于CMOS实现UWB芯片可以实现UWB系统的进一步小型化，低功耗。UWB雷达芯片中关键技术主要包括信号产生技术、超宽带功率放大器、超宽带低噪声放大器、高速量化技术等。本文对上述关键技术做主要综述和优缺点对比。

高斯脉冲可以通过调节相关函数参数，从而使得信号的带宽与峰值频率具有很强的可调性，高斯脉冲信号更适合满足超宽带系统的需求，目前UWB发射系统多采用高斯脉冲信号。开关键控调制(OOK)具有更高的调制数据速率与通信距离，但是不可避免地消耗掉很大的功耗，脉冲位置调制PPM因为可以实现一个重频周期发送多bit数据，大大提高通信的数据率，并且可以采用全数字化设计方案，芯片的面积与功耗得到进一步优化，更适合微型化低功耗系统应用。功率放大器作为UWB雷达发射系统中的重要模块，数字Doherty功率放大器已经可以达到了29.5%的效率和24.4 dBm的输出功率，正朝着在超宽带应用下保证较好的输出功率与效率发展。随着等效时间采样技术的发展，通过多相时钟采样成倍提升了模数转换器(ADC)的数据采样率，为射频直采提供了技术支持，这将简化RF信号链，降低每个通道的成本以及通道密度，提升了UWB接收机系统数据传输速率与传输质量。低噪声放大器已经可以通过噪声抵消、增益自适应等技术实现超宽带、高增益、低噪声的性能，未来多功能一体化的超宽带低噪声放大器将会不断被研究。在过去的几年里，UWB系统由于其安全性与高精度的优势多用于军事、雷达、生物探测等领域。近年来随着5G和物联网的快速发展与崛起，基于UWB系统的短距通信与室内/室外定位得到快速发展。超宽带的主要优势有低功耗、对信道衰落(如多径、非视距等信道)不敏感、抗干扰能力强、穿透性较强、具有很高的定位准确度和定位精度。超带宽可用于汽车、移动设备和消费类设备的交叉领域，如汽车钥匙、仓库管理、工作人员管理、扫地机器人、手机定位等，实现万物互联。