UWB(Ultra-Wideband，超宽带)模组是一种基于超宽带技术的无线通信硬件模块，通过发射和接收纳秒级至微秒级的非正弦波窄脉冲实现数据传输与定位。其核心价值在于高精度定位（厘米级）、低功耗、强抗干扰性及高速短距通信能力，已成为物联网、智能终端和工业自动化等领域的关键技术。以下从技术原理、核心特性、应用场景、对比优势及市场现状展开详述：
一、UWB模组核心原理
1. 基本定义
UWB模组是集成天线、射频电路、基带芯片及电源管理的硬件组件，利用超宽带频谱(通常3.1-10.6 GHz)传输极短脉冲信号(脉宽0.1-1.5纳秒)，实现数据通信与精准测距。
无载波技术：不同于蓝牙/WiFi的连续正弦波，UWB采用脉冲无线电(Impulse Radio)技术，直接通过窄脉冲携带信息，省去传统通信的中频处理环节，简化设备结构。
带宽标准：根据FCC定义，UWB的绝对带宽需大于500MHz(-10dB处)或相对带宽超过20%。
2. 工作原理
脉冲生成与调制：发送端通过高速开关元件(如脉冲发生器)产生纳秒级高斯单周期脉冲，采用脉冲位置调制(PPM)或脉冲幅度调制(PAM)编码数据。
信号接收与解调：接收端通过交叉相关器将脉冲序列转换为基带信号，结合时间戳计算信号飞行时间(ToF)或到达时间差(TDoA)，实现厘米级测距(如Decawave DW1000芯片精度达10厘米)。
低功耗设计：支持AON(Always-On)存储器保存配置数据，在休眠模式下维持低功耗状态(典型值<1mW)，唤醒后快速恢复工作。
二、核心特性与优势
特性 技术参数/表现 应用价值
定位精度 厘米级（典型值10-30厘米） 远超蓝牙/WiFi（米级误差）
抗干扰能力 超宽频谱（500MHz-7.5GHz）分散信号能量 在复杂电磁环境中稳定工作
数据传输速率 最高675Mbps（理论值可达1Gbps） 支持高清视频流等高速应用
功耗 纳秒级脉冲降低持续能耗，休眠功耗极低 延长电池寿命（如标签工作数年）
安全性 时间戳加密防中继攻击，符合IEEE 802.15.4z 适用于数字车钥匙等高安全场景
三、应用场景与典型案例
UWB模组的核心应用围绕高精度空间感知展开，覆盖消费电子、工业、汽车等多领域：
1. 消费电子
手机/穿戴设备：苹果AirTag、小米/三星手机支持物品追踪与室内导航。
智能家居：空调/电视自动感应用户位置调整风向音量，UWB门锁实现无接触安全开锁。
2. 工业与安防
人员定位：隧道施工、电厂巡检人员实时位置监控，电子围栏越界报警。
资产跟踪：仓储AGV机器人导航、医疗设备动态管理(精度±10cm)。
3. 汽车领域
数字钥匙：特斯拉、比亚迪采用UWB模组实现无钥匙进入，防中继攻击。
自动泊车：停车场车辆定位与路径规划(替代GPS盲区)。
4. 新兴场景
AR/VR空间定位：通过位置感知实现虚拟物体精准叠加。
社交防疫：人员间距实时监测与预警。
四、与蓝牙/WiFi的技术对比
维度 UWB 蓝牙 WiFi
定位精度 厘米级（10-30cm） 米级（BLE 5.1后改善至1-3米） 米级（通常>2米）
频谱范围 3.1-10.6 GHz（带宽500MHz-7.5GHz） 2.4 GHz（带宽1MHz） 2.4/5 GHz（带宽20-40MHz）
传输速率 最高675Mbps 标准版2.1Mbps（BLE 5.0达2Mbps） 百兆至千兆级
功耗 超低（脉冲式工作） 低（适合常连设备） 高
抗干扰性 极强（宽频谱分散信号） 较弱（易受2.4GHz频段干扰） 中等
典型应用 精准定位、安全支付、车钥匙 音频传输、设备配对 高速上网、文件传输
五、市场现状与主流厂商
1. 市场规模
2024年全球UWB模组市场规模约12亿美元，预计2028年出货量超13亿颗(CAGR 17%)。
智能手机为最大应用领域(占39.4%)，汽车渗透率快速提升(2028年近1/3新车搭载)。
2. 头部厂商格局
厂商 核心产品/技术 典型应用
Qorvo DW1000/QM35825芯片（第三代工规产品） 智能手机、工业跟踪
NXP NCJ29D5B车规芯片、安全数字钥匙方案 汽车无钥匙进入
苹果 U1芯片（iPhone 11起搭载） AirTag、空间感知
华为 灵犀一指（遥控器）、问界数字钥匙 智能汽车、手机
3. 技术趋势
多技术融合：高通推出”Wi-Fi+蓝牙+UWB”三合一芯片(FC7000)，降低集成成本。
精度提升：第三代芯片(如QM35825)定位精度优化至5厘米内，响应延迟降低50%。
结语
UWB模组凭借物理层的高时间分辨率革新了短距无线技术，其厘米级定位与高安全性正推动智能设备从”连接”向”空间感知”演进。随着AR/VR、自动驾驶等场景成熟，UWB有望成为下一代人机交互的核心基础设施。然而，生态碎片化(如各厂商私有协议)仍是普及挑战，需依赖IEEE 802.15.4z/4a等标准进一步统一。
