村田丨新品 直接安装于AD/ADAS ECU的高精度6DoF惯性传感器

发布时间：2026-08-05 13:08
作者：AMEYA360
来源：村田
阅读量：154

　　以往的车辆按功能分别配置多个ECU(电子控制单元)，近年来，车辆电子系统正从传统的模块化设计向区域架构转变。将多个ECU整合为一个单元，即功能集成ECU，对车辆多个系统进行统一控制的电子控制单元。株式会社村田制作所目前就开发了专为直接安装于AD/ADAS ECU的高精度6DoF惯性传感器“SCH1633-D05”，并已于2026年6月开始量产。

村田丨新品 直接安装于AD/ADAS ECU的高精度6DoF惯性传感器

　　本产品有助于实现区域架构(Zonal Architecture)，并有助于减少车辆布线以及降低电路板占用空间。

　　区域架构将车辆按物理区域进行划分，由各区域的ECU统一管理周边的传感器和设备。通过整合ECU，可以减少布线和线束等将车辆内部电气系统所需的多根电线汇集在一起形成的电缆组件，因此有助于降低整车成本并改进设计效率。

　　在区域架构中，将6DoF惯性传感器直接安装到ECU电路板上的情况正在增加。然而，在完成安装后对传感器进行校准非常困难，因此需要具有高精度并且温度特性稳定的传感器。为此，村田通过结合自主开发的3D MEMS技术与专用集成电路(ASIC)设计技术，在一款特别设计的塑料SOIC封装中实现了稳定的温度特性，并开发出适合直接安装于ECU的本产品。

　　本产品单个器件即可支持多个车辆功能，因此有助于减少布线并降低电路板占用空间。本产品具有准确的传感器输出以及良好的温度特性，并在出厂前进行校准，以便在整个工作温度范围内对温度特性进行优化。

　　本产品适用于AD(Autonomous Driving，自动驾驶) / ADAS(Advanced Driver-Assistance Systems，高阶驾驶辅助系统)、车身控制、前照灯水平调节以及机器人等应用。

　　主要规格

　　检测轴：6轴(3轴加速度+3轴角速度)

　　角速度测量范围：±300 °/s

　　加速度测量范围：±80 m/s2 (辅助通道：最大±260 m/s2)

　　角速度总偏移性能：X、Y轴 0.15 °/s　Z轴 0.10 °/s

　　数据分辨率：20位

　　内部监控信号数量：200监控点以上(支持ISO 26262)

　　环境对应：无铅・无卤、符合ELV、RoHS、China RoHS

　　今后，村田也将持续推进面向汽车市场需求的传感器产品开发，为AD/ADAS系统性能的进一步发展作出贡献。

村田丨新品 直接安装于AD/ADAS ECU的高精度6DoF惯性传感器


（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

上一篇：

下一篇：村田丨陀螺仪和加速度传感器在高级驾驶辅助系统 (ADAS) 中的作用和解决方案

在线留言询价

相关阅读
村田丨陀螺仪和加速度传感器在高级驾驶辅助系统 (ADAS) 中的作用和解决方案
行业新闻

村田丨陀螺仪和加速度传感器在高级驾驶辅助系统 (ADAS) 中的作用和解决方案

　　随着自动驾驶技术的快速发展，先进驾驶辅助系统(ADAS)已成为汽车智能与安全演进的核心。除了摄像头、毫米波雷达和激光雷达等外部环境感知设备之外，实时捕捉车辆自身状态的惯性传感器同样不可或缺。其中，由陀螺仪和加速度传感器组成的惯性测量单元(IMU)，能够精确提供车辆加速度、偏航率和姿态变化的数据，为车道保持、电子稳定控制、自适应巡航控制和自动紧急制动等功能提供基础支持。随着ADAS逐步向更高级别的自动驾驶迈进，如何提升惯性传感器的精度、可靠性及多传感器融合能力，成为业界实现安全和智能驾驶的重要解决方案之一。　　本文将介绍ADAS的发展历程和系统架构，以及村田公司推出的由陀螺仪和加速度传感器组成的IMU解决方案的功能特性。　　ADAS的发展历史和系统架构　　经过多年的发展，ADAS已经取得了显著进展。　　在其早期阶段(大约在2000年)，主要集中于单一功能的辅助系统，例如ABS(防抱死制动系统)、ESC(电子稳定控制)和巡航控制。传感器主要基于雷达，提供基本的碰撞避免和距离控制。　　到了2010年，进入功能扩展阶段，引入摄像头、毫米波雷达和超声波传感器，开始实现车道偏离警告(LDW)、盲点检测(BSD)和自动紧急制动(AEB)。系统逐渐从单一功能演变为多功能集成。　　到2020年，ADAS进入智能化和融合阶段，特点是多传感器融合。例如，结合雷达、摄像头和超声波，并引入AI算法，实现了一些半自动驾驶功能，如Level 2自动驾驶(高速公路自动跟车、车道保持辅助)。　　未来将过渡到高级辅助和自动驾驶，向Level 3及以上自动驾驶发展，需要高精度地图、V2X(车联网)以及更高运算能力的汽车AI芯片。系统架构趋向于集成化(集中ECU /域控制器)以支持更多传感器和算法。　　ADAS系统架构一般可分为三个主要部分：感知层、决策层和执行层。　　感知层包括摄像头(前视/环视/车内)、毫米波雷达(短程/中程/长程)、超声波传感器和LiDAR(用于高级ADAS或L3+自动驾驶)。其功能是环境感知(物体检测、车道识别、行人识别、障碍物检测)。　　决策层包括核心控制单元(ECU/域控制器)，涵盖传感器融合算法、AI/深度学习模型(用于行人、车辆、交通标志识别)、路径规划和决策逻辑。在功能上，用于做出驾驶辅助或自动驾驶决策。　　执行层包括车辆控制单元，例如制动系统(ABS/ESC/AEB)、转向系统(电动助力转向EPS、车道保持)和动力系统(油门控制、智能巡航)。功能上，用于实际执行控制命令，确保车辆动态稳定和行车安全。　　ADAS的发展逐渐从单一功能辅助演变为多传感器融合和AI驱动的智能架构，最终迈向Level 3及以上的自动驾驶。其系统架构涵盖感知-决策-执行三大层，核心在于多传感器融合应用和高效能计算平台。　　ADAS应用中的陀螺仪和加速度传感器　　陀螺仪和加速度传感器是ADAS应用中的重要组件。　　加速度传感器测量车辆在X、Y和Z轴上的加速度，可以计算速度变化和碰撞瞬间的冲击力。陀螺仪测量车辆的角速度(偏航、俯仰、滚转)，确定转向角度、姿态变化以及横向和纵向动态。两者通常以IMU的形式集成，以提供高精度的车辆动态信息。　　在ADAS中，陀螺仪和加速度传感器常用于车辆动态控制(VDC)。加速度传感器监测横向加速度，检测打滑或失去牵引力，而陀螺仪测量偏航率，判断转向过度或不足。它们可以与电子稳定控制(ESC)系统集成，自动调整制动和动力输出，以防止失控。　　在自动紧急制动(AEB)和碰撞检测应用中，加速度传感器可以精确检测碰撞瞬间的冲击，迅速触发安全气囊。与雷达/摄像头数据结合时，可以在碰撞前预先减速。　　在车道保持辅助(LKA/LKS)和车道偏离预警(LDW)应用中，陀螺仪监测车辆方向稳定性，帮助识别车辆是否因驾驶员操作或外力漂出车道。当与摄像头的车道线检测结合使用时，可以更精确地判断车辆是否偏离车道。　　在自适应巡航控制(ACC)和自动驾驶导航应用中，加速度传感器提供车辆加速度和减速度的实时数据，提高巡航控制的平顺性。陀螺仪可以与GPS配合用于高精度定位和姿态校正，避免仅靠GPS的漂移误差。　　在停车辅助和低速自动驾驶应用中，IMU(加速度+陀螺仪)在低速或GPS信号弱的环境(如地下停车场)中提供相对位置和姿态信息，辅助车辆完成停车操作。　　在ADAS架构中，陀螺仪和加速度传感器是属于感知层的关键基础传感器。　　它们通过提供关于“车辆自身状态”的信息，来补充摄像头、毫米波雷达和LiDAR。经过决策层(ECU/域控制器)算法融合后，它们输出车辆动态参数，进一步驱动执行层的制动、转向或加速控制。　　陀螺仪和加速度传感器在ADAS中扮演着“车辆动态感知”的重要角色。它们提供车身姿态、加速度和偏航率的实时信息，辅助核心功能如车辆稳定控制、碰撞检测、车道保持、自动巡航以及精确定位。尤其在摄像头和雷达未完全覆盖的场景中，它们提供了关键的冗余和安全保障。　　IMU模块为ADAS提供高精度测量数据　　有多个层次的自动驾驶功能，但都需要高度精确的传感和算法，以综合处理获取的数据。　　在高级驾驶辅助系统和自动驾驶系统产品的开发过程中，Murata 使用配备自研 IMU 模块的测试车辆进行驾驶测试。它利用数据在各种预期的使用场景中评估和验证安全性。通过其低成本和精确测量的产品组合，Murata 为汽车自动驾驶测量数据精度的关键提升做出贡献。　　以 Murata 的汽车集成 6DoF 陀螺仪和加速度传感器——SCH1600 为例，SCH1600 传感器是一个优化的单封装 6DoF 组件。它通过与 GNSS 以及摄像头、雷达和 LiDAR 等各种感知传感器的数据融合，用于 ADAS 功能和自动驾驶(AD)。　　SCH1600 传感器在角度随机游走和偏置稳定性方面提供了市场领先的性能，确保了即使在仅几秒的积分时间内也能产生高质量的陀螺信号。其快速数据速率、时间同步功能和高性能使得在车辆的所有子系统(从 HUD 控制到摄像头和前灯调平系统)之间高效共享 IMU 信号成为可能。　　满足严格功能和安全性能的高精度IMU方案　　Murata SCH1600 集成了超过 200 个内部监控信号，在市场上实现了高水平的功能安全性能。测量轴的正交性在 Murata 得到校准，使系统集成商能够绕过这一昂贵且性能关键的工艺步骤。　　SCH1600 传感器系列通过冗余设计选项和内置可调双输出通道，为高级客户提供了更大的灵活性。它支持 ±300°/s 的角速率测量范围和 ±8g 的加速度测量范围，具有动态范围高达 ±26g 的冗余数字加速度计通道。陀螺仪偏置不稳定性低至 0.5°/h，角随机游走可低至 0.03°/√Hz。它提供输出插值和抽取选项，并包括数据准备输出、时间戳索引和用于时钟域同步的 SYNC 输入。　　工作温度范围为 −40 至 110°C，支持 3.0 至 3.6V 的电源电压和 1.7 至 3.6V 的 I/O 电源电压，具有 SafeSPI v2.0 接口。通过 SPI 帧可以选择 20 位和 16 位的输出数据。它包含利用超过 200 个监控信号的广泛自诊断功能。　　尺寸为 11.8mm x 13.4mm x 2.9mm(长 x 宽 x 高)，采用 SOIC-24 倒装封装。符合 AEC-Q100 Grade 1 认证，并采用坚固、符合 RoHS 的 SOIC 塑料封装，适用于无铅焊接工艺和 SMD 安装，采用成熟的电容式 3D-MEMS 技术。　　SCH1600 系列设计为中心车辆 IMU，提供高质量信号给车辆内的所有子系统，即使在非常恶劣的环境中。代表性应用领域包括高级驾驶辅助系统 (ADAS)、自动驾驶 (AD) 和短期航位推算 (DR)、GNSS、摄像头和雷达融合、惯性导航、先进的车辆稳定控制、动态和静态大灯调平。　　在汽车应用领域，Murata 提供了许多适用于 ADAS ECU(高级驾驶辅助系统 ECU)、停车系统、LiDAR、RADAR、传感摄像头和车内监控系统的产品。以汽车 ADAS ECU 的产品阵容为例，它包含适用于 SoC、DC-DC/PMIC、基带、SerDes、CAN 收发器、以太网和时钟等领域的系列产品线。这些产品包括陶瓷电容器、芯片铁氧体磁珠、热敏电阻、电感器、芯片电感器(芯片线圈)、芯片共模扼流圈、陀螺仪传感器、陶瓷谐振器(CERALOCK)、晶体单元等，以满足汽车应用的多样化需求。　　结 论　　在高级驾驶辅助系统中，陀螺仪和加速度传感器不仅是车辆动态感知的基础，也是确保驾驶安全和提升智能驾驶体验的关键元素。通过提供高精度的加速度和姿态信息，它们与摄像头、雷达和LiDAR等外部传感技术相辅相成，实现多传感器融合下的稳定决策和控制。随着自动驾驶级别的提高，未来的解决方案将更加重视传感器的高可靠性、低功耗和人工智能融合能力，从而为车辆构建一个更高效、更安全的智能移动生态系统。Murata提供的陀螺仪和加速度传感器，以其高精度和稳定性，代表了ADAS和自动驾驶应用的最佳解决方案之一。
2026-08-05 13:07 阅读量：152
村田丨NTC热敏电阻和晶体单元在汽车电气化中的应用
热门应用

村田丨NTC热敏电阻和晶体单元在汽车电气化中的应用

　　随着汽车电动化和智能化的快速发展，电子元件在汽车中的作用变得愈发重要。其中，NTC热敏电阻(负温度系数热敏电阻)和晶体元件(定时器件晶体)分别在温度监测和频率同步方面扮演了不可或缺的角色。NTC热敏电阻主要用于电池管理系统(BMS)、电机与电力电子的热管理、充电系统保护以及车内温控，确保在不同温度条件下车辆的稳定运行，同时提升系统的安全性与能源效率。另一方面，晶体元件为车载通信(如CAN、以太网、V2X)、自动驾驶雷达与摄像头模块、电力电子控制以及信息娱乐系统提供精确的频率信号，确保系统间的数据同步与可靠运行。　　本文将探讨NTC热敏电阻和晶体元件在汽车电动化中的应用与发展，以及村田所提供的相关解决方案。　　NTC热敏电阻在汽车电气化中的应用　　NTC热敏电阻是一种对温度变化敏感的电阻器，其电阻会随着温度的升高而降低。这一特性使其适用于温度测量、补偿和保护等应用。NTC热敏电阻具有高灵敏度，能够快速响应温度变化。它们还具有宽温度范围，可用于低温和高温环境(-50°C至300°C)。凭借高稳定性，它们非常适合长期使用，具有极小的误差和紧凑的尺寸，同时具备高可靠性，非常适用于嵌入式电路和空间受限的应用。　　随着汽车工业的电气化，NTC热敏电阻广泛应用于温度监测和管理，以确保电机和电子系统的安全与稳定运行。NTC热敏电阻主要应用于电池管理系统 (BMS)，用于监测电动汽车 (EVs) 和混合动力汽车 (HEVs) 中锂电池组的温度。这确保了电池在安全范围内运行，防止过热或低温对性能和寿命的影响。此外，NTC热敏电阻还可以与电池管理控制器 (BMC) 协同工作，实现精确的温度补偿和过热保护。　　另一方面，NTC热敏电阻可用于电机和逆变器的温度监控，追踪电机绕组和功率电子设备(如IGBT模块)的温度，以防止过热损坏，从而提高系统效率和寿命。NTC热敏电阻还可应用于充电系统的温度保护。在直流快速充电和交流慢速充电系统中，它们可以监测充电站和车载充电模块的温度，防止电路过热损坏，并确保电源管理IC(PMIC)和功率器件(MOSFET、IGBT)在安全温度范围内运行。　　在空调和车舱舒适系统中，NTC热敏电阻被用于汽车座椅加热和HVAC(加热、通风和空调)系统，以保持车内温度的舒适性并提高能源效率。在LED照明和电子设备热管理中，NTC热敏电阻被用于LED车灯和车内显示屏，用于监测温度，防止过热从而影响亮度和使用寿命。　　NTC热敏电阻在温度检测、防止过热以及能源效率优化方面起着至关重要的作用。在汽车电气化技术不断发展的过程中，高精度、小型化和耐高温的NTC热敏电阻将成为汽车电子系统中不可或缺的组件。　　用于汽车应用的高可靠性NTC热敏电阻　　随着汽车市场中自动驾驶和物联网技术的进步，安装的电子元件数量持续增加，导致电路板密度提高。此外，随着ADAS/TELEMATICS设备功能性增强，由于电子元件负载增加导致的热量问题变得更加严重。因此，对过热检测和温度监控的需求不断增长。　　村田制作所推出了一系列NTC热敏电阻，利用其长期积累的工艺技术开发了NCU系列，具备高度可靠的0603M尺寸(0.6 x 0.3 x 0.3mm)。与之前的型号(1005M尺寸)相比，这些热敏电阻的体积减少了约80%，安装面积减少了约70%。通过快速响应市场需求，村田进一步满足了如高密度安装和小型化等高可靠性需求。　　NCU系列贴片型NTC热敏电阻专为汽车温度检测应用而设计，具有高可靠性，满足汽车市场的严格要求。它们可以在广泛的温度范围内实现温度检测和补偿。　　NCU系列包括NCU03系列，涵盖了标准和汽车应用的产品线。汽车级型号可用于汽车动力系统和安全设备。NCU03系列尺寸为0.6 x 0.3mm(0.2 x 0.1英寸)，在25°C时提供10kΩ的阻值，公差为±1%。NCU15系列尺寸为1.0 x 0.5mm(0.4 x 0.2英寸)，提供多种产品变化，阻值(25°C)范围从33kΩ到470kΩ，公差范围为±1%至±5%。同样，NCU18系列尺寸为1.6 x 0.8mm(0.6 x 0.3英寸)，提供多样化的产品变化，阻值(25°C)范围从10kΩ到470kΩ，公差范围为±0.5%至±5%，满足各种应用需求。　　村田推出其最新系列NTC热敏电阻——FTI系列，为汽车应用特别是功率模块提供创新的温度传感解决方案。这款先进的芯片型热敏电阻采用树脂模塑设计，提供电气绝缘，同时在极端温度条件下确保高性能。　　FTI系列在-55°C到175°C的宽温度范围内提供可靠的操作，使其非常适合在SiC MOSFET和IGBT模块附近的苛刻应用。配备允许直接焊线的上电极，这些热敏电阻可以安装在靠近功率半导体器件的位置，大幅提升热响应的准确性。此外，树脂封装确保了基板与内部组件之间的电气隔离，可安全地与功率半导体一起集成到高压电极上。　　晶体单元的功能和汽车电气化应用　　晶体单元(Timing Device Crystal)是一种提供稳定频率(Clock)信号的组件，主要用于电子电路中的时间参考和同步控制。晶体单元的核心功能包括具有高稳定性，使其能够提供精准且稳定的频率，以确保电路系统的正常运行。此外，它具有低功耗特性，由于能耗低，非常适合电池供电的应用。同时，它具备抗干扰能力，可以在各种环境条件下保持可靠的振荡频率，使其适用于汽车应用等严苛环境。此外，它还可以提供温度补偿，例如某些晶体单元(如TCXO，温度补偿晶体振荡器)可以在宽温度范围内提供更高的频率稳定性。　　随着汽车电子和电气化技术的快速发展，晶体单元已成为汽车电子系统中的核心组件之一。它们的主要应用领域包括汽车通信和网络系统，例如 CAN(控制器区域网络)、LIN(局域互联网络)和 Ethernet。这些车载通信协议需要精确的频率信号来确保数据传输的稳定性和同步性。此外，5G V2X(车联网)通信等技术需要超低抖动和高稳定性频率参考源，以支持高速车辆网络应用。　　在ADAS(高级驾驶辅助系统)和自动驾驶应用中，雷达和LiDAR系统需要高精度频率来同步数据处理，从而提高检测范围和分辨率。摄像头和图像处理单元(ISP，图像信号处理器)也需要稳定的频率以确保图像数据和车辆控制单元(ECU)的同步。　　对于电池管理和电力电子控制系统，电池管理系统 (BMS) 需要精确的频率控制，以监测和管理电池的充电和放电状态，从而确保电池的安全性和使用寿命。在电机和逆变器控制中，可靠的频率对于确保电力电子元件(如 IGBT 和 MOSFET)的同步运行至关重要，能够提高能源效率并减少电磁干扰 (EMI)。　　另一方面，在车载信息娱乐 (IVI) 系统中，车载导航 (GPS/GNSS) 系统需要高精度的频率同步以确保定位精度。数字仪表盘和车载显示屏需要稳定的频率以保持流畅的视觉效果和数据同步。　　在电动汽车(EV)充电管理中，直流快充和无线充电系统也需要准确的频率同步，以支持电能传输和通信协议(例如电力线通信，PLC)，从而确保高效且安全的充电过程。　　晶体单元在汽车电气化应用中发挥着至关重要的作用，包括车内通信、自动驾驶、电池管理、信息娱乐和充电控制。随着电动车和智能驾驶技术的不断发展，对高稳定性、高耐温性和抗振动的晶体单元的需求将持续增长　　具有卓越品质和独特封装技术的晶体单元　　晶体单元利用晶体的压电效应生成特定频率。它们在IC和LSI中提供时钟信号方面不可或缺，具有高频率稳定性、无需调谐且尺寸紧凑的特点。如今，晶体谐振器被广泛应用于卫星和移动通信，以及汽车、电视、计算机和DVD播放器中，以满足多样化的应用需求。　　村田的CERALOCK晶振单元采用独特的封装技术，提供卓越的质量、大规模生产能力和成本效益。村田的汽车晶振单元满足下一代车载通信标准(如以太网/FlexRay)的需求，支持6 pF、8 pF和10 pF的负载电容(Cs)。产品系列还包括高驱动级别(600 μW)选项以及额定+125°C/+150°C的型号。　　对于汽车以太网(PHY)，Murata的晶体单位支持±85 ppm标准，而对于FlexRay，则支持±250 ppm标准。它们符合汽车可靠性标准(AEC-Q200)，通过了严格的测试，例如高温存储(+125°C，1000小时)、温度循环(-55°C到+125°C，1000循环)、湿度测试(+85°C，85% RH，DC 6V，1000小时)以及高温负载测试(+125°C，DC 6V，1000小时)。　　村田的晶体单元具有紧凑、高可靠性的封装，非常适合ECU小型化。例如，2.5 x 2.0 mm和2.0 x 1.6 mm的尺寸相比3.2 x 2.5 mm的尺寸缩小了超过60%。CERALOCK谐振器还具有出色的机械和气候抗性，包括抗冲击和抗跌落性能。　　此外，Murata在生产过程中采用独特的颗粒筛选技术，以识别和消除可能降低单元性能的缺陷产品。该设计还便于实现自动光学检测(AOI)，其角部电极形状可提高焊缝的可见性。　　村田的汽车晶体单元系列包括XRCGE_M_F、XRCGB_F_C、XRCGE_F_A、XRCGA_F_A和XRCGB_F_A系列，适用于各种汽车应用。　　结 论　　随着汽车电气化和智能技术的不断发展，NTC热敏电阻和晶体单元在车辆系统中扮演着关键角色。NTC热敏电阻凭借其卓越的温度感测和保护能力，确保电池管理系统和电力电子在不同条件下的稳定运行，从而提高整车的安全性和效率。晶体单元以其高精度和低功耗，为车载通信、自动驾驶和信息娱乐系统提供稳定的频率信号，确保电子元件之间的精确同步。展望未来，随着技术的进步以及汽车电子系统需求的增长，这些关键组件将继续推动电气化和智能驾驶的发展。村田的NTC热敏电阻和晶体单元解决方案为汽车电气化应用提供了所需的安全性和稳定性，使其值得进一步探索和采用。
2026-07-23 10:02 阅读量：339
村田 | 一文理清无线通信技术如何有效利用电波频带宽
行业新闻

村田 | 一文理清无线通信技术如何有效利用电波频带宽

　　通过我们日常使用的智能手机发送和接收音频、图像、视频等数据时，尽管使用人数较多，但对方将数据发送给自己或自己将数据发送给希望的对方都能很自然地实现。这不仅是因为无线通信使用了更宽的频带以提到数据通信速度(传输速度)，还得益于在多条数据的发送及接收当中有阻止数据相互重叠和噪声干扰等问题的技术，这些技术以提高频带宽的利用效率，即以有效利用电波为目的。这些技术主要是指：　　能传输多条数据的“多路复用”(Multiplexing)技术;　　利用多路复用技术实现了与多个用户同时连接的“多址接入”(Multiple Access)　　需要特别指出的是，多址接入是为第五代移动通信系统(5G)做出贡献的重要方法，5G的目标是支持包括家电和IoT设备等物品在内的超多数连接(100万个连接/km²)。　　本文为读者理一理这两条技术路线的概念和实现机制。　　多个用户(终端)同时使用移动通信(图片仅供参考)　　目录　　01　　多路复用的基本概念　　02　　多址接入的基本概念　　专栏：多路复用与多址接入之间的关系　　03　　多路复用技术的实现机制　　04　　多址接入技术的实现机制　　专栏：FDD-LTE和TD-LTE是什么意思?　　05　　总结　　01　　多路复用：有效利用单一传输路径(空间)　　在无线机制推文中，我们介绍了通信系统——无论是有线通信(传输路径为电缆)，还是无线通信(传输路径为空间)——的基本模型构成(图1)。　　在这个模型中，假设发送侧/传输路径/接收侧都只有一个，并且在某个时候传输的数据也是一条(我们暂且将其称为单纯通信)。如果发送方能够同时向接收侧发送多条数据，这将提高数据发送和接收的效率。因此，人们设计了一种通过单一传输路径同时传输多条数据的技术。这种技术就称为多路复用。　　图1 通信系统的基本模型构成　　02　　多址接入：多用户互不干扰的无线通信　　如果将多路复用视为将多条数据同时重叠发送，那么多路复用中就不包括发送侧和接收侧的要素。在无线通信的情况下，将发送和接收的要素添加到多路复用的方法，也就是多个用户共享传输路径以传输多条数据的方法被称为多址接入(Multiple Access)。　　在与通信相关的书籍、资料和网络内容中，根据所解释的内容，可以看到有的地方将多路复用和多址接入记述为同一技术。在本文中，如上所述，我们将从多址接入是一种利用多路复用并允许多个用户共享传输路径进行通信的方法这个角度来进行解说。　　多路复用与多址接入之间的关系　　表1显示了多路复用和多址接入之间的关系。为了与多址接入进行比较，多路复用中的发送侧和接收侧都只有一个。此外，由于多路复用具有多个信道，而多址接入也具有多个信道，因此可以说多址接入是以多路复用为基础的。　　表1 多路复用与多址接入之间的关系(点击放大)　　这里提到到“信道”是指我们简单地将其视为携带一条数据的电波——信号波的通道(通信路径)。从这个意义上来说，信道有时也称为线路。在无线通信的情况下，例如，当传输10个不同的信号波(多路传输)时，也可以说存在10个信道的通信路径。　　在实际的无线通信中，相比于从一个用户到另一个用户或从一个用户到多个用户的共享传输路径的事例，多个用户之间相互共享传输路径的事例更多，例如移动通信系统(图2)和卫星通信系统(图3)。　　图2 移动通信系统示意图　　图3 卫星通信系统示意图　　本文接下来简单介绍多路复用和多址接入的机制。　　03　　多路复用的机制：FDM/TDM/CDM　　无线通信中的多路复用方法有多种，代表性的方法如下所示。　　频分多路复用(FDM：Frequency Division Multiplexing)　　时分多路复用(TDM：Time Division Multiplexing)　　码分多路复用(CDM：Code Division Multiplexing)　　每种方式的机制的一般性示意图如图4a、4b、及4c所示，我们将着眼于红框内的传输路径进行解说：　　频分多路复用(FDM)　　图4a 频分多路复用(FDM)示意图　　频分多路复用(FDM：Frequency Division Multiplexing)是一种将多条数据分配到不同频带并将各个频带作为信道(Ch)在单一传输路径上同时传输的多路复用技术。　　图4a显示了FDM的一般性示意图。在发送侧将分配了多条数据的频带作为信道在单一传输路径上进行多路复用传输。接收侧可以使用由能够选择各信道的频带的终端接收发送的数据。　　作为在无线通信中使用FDM的例子，有日本国内地上波电视播放。虽然传输路径只有空间这一条，但包含图像和音频数据的电波从多个电视台分别以每个频率发送，接收侧可以通过选择唯一的频率来观看所需的电视节目。此外，模拟播放无线电也使用FDM。　　时分多路复用(TDM)　　图4b 时分多路复用(TDM)示意图　　时分多路复用(TDM：Time Division Multiplexing)是一种将多条数据按时间分割后作为信道进行分配，并使用相同的频率在单个传输路径上传输的多路复用技术。　　TDM的一般性示意图如图4b所示。在发送侧，来自终端的多条数据被按时间分割并分配给信道(Ch)，并在单一传输路径上进行多路复用传输。接收侧通过在与发送侧相同的时间分离到各个信道，多个终端可以分别接收发送的数据。　　在无线通信中采用TDM的例子有欧洲和美国的电视播放。　　码分多路复用(CDM)　　图4c 码分多路复用(CDM)示意图　　码分多路复用(CDM：Code Division Multiplexing)是一种将每个终端各不相同的识别符号与数据混合，然后添加得到的同一频带内信号，并通过单一传输路径同时传输该信号群的多路复用技术。　　图4c显示了CDM的工作机制。通过将数据与比该数据的1位时间宽度更短的周期性识别符号相混合(调制)来生成调制信号。对该调制信号和传输时的原始数据(原始信号)的频带宽进行比较后发现，调制信号的频带宽更宽。该特征已成为通信方面的优势，例如对外部噪声在传输路径上造成的干扰具有更强的抵抗能力。它通过将每个终端各不相同的多个调制信号原封不动地添加来进行多路复用，并通过单一传输路径来发送该多路复用信号。在接收侧，通过根据每个终端分别将多路复用信号与在调制时使用的识别符号相混合(解调)来恢复数据，可以各接收所发送的数据。　　在无线通信中，还没有发现采用CDM的标准系统的例子，绝大多数情况下都是作为多址接入方式的CDMA(Code Division Multiple Access)而被广泛采用　　智能手机技术规格中记载的FDD-LTE和TD-LTE是什么意思?　　在使用智能手机和手机的移动通信或固定电话的通话中，发送和接收是同时进行的，这意味着语音数据使用单一信道在两个方向上传输。因此可以认为双向传输也是多路复用技术之一。　　智能手机等技术规格中写着“FDD-LTE”或TD-LTE(通常将TDD-LTE写作TD-LTE)，这个FDD(Frequency Division Duplex)和TDD( Time Division Duplex)的意思是双向传输。　　另一方面，LTE(Long Term Evolution)是第四代移动通信系统(4G)的通信标准，这其中也包含着多址接入 -在4G的情况下是OFDMA- 的意思。因此，也可以说“FDD-LTE”描述了双向传输和多址接的方式。　　虽然有点复杂，但是双向传输并不算是多路复用，双向传输和多路复用的应用——多址接入一般都是这样分开记述的。　　图5a FDD 示意图　　FDD被称为频分双工，通过为下行/下载(在终端侧接收数据)和上行/上传(在终端侧发送数据)分配不同的频率来实现双向传输(图5a)。　　图5b TDD 示意图　　TDD也称为时分双工，上下行使用相同的频带，在时间轴方向上分割音频数据，通过在短时间(通话时为毫秒量级)内交替发送和接收音频数据，从而实现双向传输(图5b)。因此，严格来说，TDD并不是同时发送和接收，但在通话时，接收到的声音并不会让人感到不适。　　04　　多址接入的机制：FDMA/TDMA/CDMA　　多址接入是一种通过共享多路复用信道使多个用户能够互不干扰地进行通信的方法。多址接入的基本方式按演变顺序排列如下：　　频分多址接入(FDMA：Frequency Division Multiple Access)　　时分多址接入(TDMA;Time Division Multiple Access)　　码分多址接入(CDMA：Code Division Multiple Access)　　下面，我们将根据图3中的示意图，以每种多址接入方式的示意图和使用它们的卫星通信为例，对这些方式的机制进行说明。　　在此需要指出的是，在新近的无线通信，例如4G-LTE移动通信和个人通信(Wi-Fi 6/6E和Wi-Fi 7等)中，使用称为正交频分多址接入(OFDMA：Orthogonal Frequency Division Multiple Access)的方式，其基础是一种称为正交频分多路复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的调制技术和多路复用技术。关于OFDM的说明需要复杂的预备知识，比如数据多值化、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以及数据信号频谱之间的正交性等，因此，我们在此将其省略并准备在其他页面进行解说。　　频分多址接入(FDMA)　　图6a 频分多址接入(FDMA)的示意图　　频分多址接入(FDMA)是将来自多个用户的数据分配到已划分的频带信道(Ch)并通过单一传输路径进行传输的方式(图6a)。FDMA于上一世纪80年代开始运用，模拟方式的第一代移动通信系统(1G)的手机和汽车电话均采用FDMA。　　卫星通信中的FDMA通信示意图如图6b所示。图中显示的是假设图3中的送信侧为1个(地球站E0)时，将多路复用数据信号发送到多个接收侧(地球站E1-E3)的情况。　　图6b 使用频分多址接入(FDMA)的卫星通信示例　　从地球站E0发送数据信号时，将发往地球站E1-E3的每条数据调制到相应频率，然后将信号在卫星中继器支持的频带内等间隔排列，以便相邻信号频带不会重叠(不会相互干扰)。接收这些信号的地球站E1-E3分别将可以接收的频率信号分离并提取数据。　　时分多址接入(TDMA)　　图7a 时分多址接入(TDMA)示意图　　时分多址接入(TDMA)是一种将来自多个用户的数据按固定时间间隔分割后分配到信道并通过单一传输路径进行传输的方式(图7a)。TDMA于上一世纪90年代开始运用，已发展为数字方式的第二代移动通信系统(2G)中的手机(GSM、PDC、PHS等)就采用了TDMA。　　卫星通信中的TDMA通信示意图如图7b所示。与上一节一样，图中显示了在假设图3中的发送侧为一个(地球站E0)时将多路复用数据信号发送到多个接收侧(地球站E1-E3)的情况。　　图7b 使用时分多址接入(TDMA)的卫星通信示例　　从地球站E0发送数据信号时，将时间分成帧，再将帧中被参考突发信号占有的部分除外，将对剩余部分进行分割后的区间(时间槽)作为信道，然后将发往地球站E1-E3的数据分配给每个信道。然后，在地球站E1-E3的每个站里，将与地球站E0的发送时间相匹配的信号分离并提取数据。在卫星通信中，自1985年左右以来，除了FDMA之外还采用TDMA。　　这里提到到“参考突发信号”是，为了使通过TDMA进行的通信稳定而不受干扰，需要使发送侧和接收侧的信道切换速度等的时间保持一致(同步)。地球站E0通过在帧开头放置称为突发信号的信号来控制同步。　　码分多址接入(CDMA)　　图8a 码分多址接入(CDMA)示意图　　码分多址接入(CDMA)是一种通过将每个用户的数据与不同的识别符号相混合来生成信号，然后将全部用户的信号重叠到同一频带上并通过单一传输路径进行传输的方式(图8a)。2000年代开始运用的第三代移动通信系统(3G)的手机就使用CDMA。　　卫星通信中的CDMA通信示意图如图8b所示。与上一节一样，图中显示了在假设图3中的发送侧为一个(地球站E0)时将多路复用数据信号发送到多个接收侧(地球站E1-E3)的情况。　　图8b 使用码分多址接入(CDMA)进行的卫星通信示例　　在地球站E0中，将为接收侧地球站E1-E3分别分配的识别符号与发往各站的数据信号相混合，以生成频带比数据信号的频带更宽的信号，并将加上该信号后的多路复用信号传输到卫星中继器。　　在从卫星中继器接收多路复用信号的地球站E1-E3侧，为了将信号分离而将接收到的多路复用信号与每个地球站的识别符号相对比，仅从与其匹配的信号中提取数据。　　此外，在卫星通信中使用CDMA是上一世纪90年代以后的事情。　　05　　总结　　我们从实现多个用户之间互不干扰的无线通信的角度说明了多址接入是无线通信中的一种重要方法。在结束之前，我想对其进行一些稍微更加深入的讨论。　　多址接入是伴随着FDMA/TDMA/CDMA而发展的，可以毫不夸张地说，频率利用率随着这种发展而得到了提高是无线通信发展的关键。例如，提高移动体通信中的频率利用率会导致用户数量和数据通信总量的增加。频率利用率在这里简单地将其视为每个频带的数据通信速度(单位为bps(bit per second)/Hz)。此外，频率利用率有时也称为频谱效率或带宽效率。　　正如在本文中简单提到的那样，目前移动体通信的主流——4G的多址接入方式是正交频分多址接入(OFDMA：Orthogonal Frequency Division Multiple Access)，据说频率利用率与3G的CDMA相比提高了2倍左右。此外，5G还采用了一种称为非正交多址接入(NOMA：Non-Orthogonal Multiple Access)的方式，该方式比OFDMA具有更高的频率利用率。
2026-07-15 14:33 阅读量：409
村田丨生物监测技术的演变与解决方案
行业新闻

村田丨生物监测技术的演变与解决方案

　　随着人工智能、物联网和传感技术的快速进步，生物监测解决方案正在从传统的接触式和间歇测量过渡到更智能、连续和不显眼的健康监测模式。从医院跟踪生命体征到智能家居、远程医疗和公共安全场景，生物监测不仅在提高医疗效率和准确性方面发挥着关键作用，还在预防保健、慢性病管理和突发健康事件的预警系统中表现出巨大价值。本文介绍了Ballistocardiography (BCG) 和压电薄膜传感生物监测解决方案的应用和发展，以及Murata提供的相关解决方案。　　本文介绍了Ballistocardiography (BCG) 和压电薄膜传感生物监测解决方案的应用和发展，以及Murata提供的相关解决方案。　　检测微小心脏振动进行无接触生理监测　　BCG技术是一种非接触式生理监测方法，通过检测由心脏收缩和血液排出引起的微小机械振动，间接获取心脏活动信息。它不需要电极贴片或可穿戴设备，可以在舒适的环境中持续跟踪生命体征。近年来，它在非接触式生物监测中得到越来越广泛的应用。　　Murata的BCG(心搏图)传感器通过检测人体内心跳和血流产生的微小振动和运动来工作。　　以下是其工作原理的简化说明：　　感知微小的身体运动：当心脏跳动时，它会引起身体的细微运动和振动。这些运动非常微小，通常在微米范围内。　　微机电系统 (MEMS) 技术：Murata 的 BCG 传感器使用 MEMS 技术，该技术涉及与电子电路集成的微小机械结构。这些结构对振动和运动非常敏感。　　检测机制： 传感器通过将这些物理运动转换为电信号来检测心跳引起的机械振动。　　信号处理: 电信号经过处理，以提取有关心率、心律及其他心血管参数的有意义信息。　　非侵入式监测：由于它能够外部感测身体振动，BCG传感器允许进行非接触或最小侵扰的心脏监测，适用于睡眠监测、可穿戴设备和医疗保健等应用。　　总之，Murata的BCG传感器使用灵敏的MEMS组件捕获心脏引起的身体振动，并将其转换为用于健康监测的电信号。　　BCG可以应用于医院病房和重症监护室(ICU)、智能家居和睡眠监测、老年人跌倒和健康警报以及远程健康管理。例如，在医院病房和ICU中，它可以持续监测心率、心搏间隔变异性(HRV)和每搏输出量，减少与接触式传感器相关的皮肤刺激和感染风险。当应用于智能家居和睡眠监测时，它可以分析睡眠期间的心率、呼吸、身体运动和睡眠阶段。它可以隐藏在床垫、枕头或床架中，实现隐蔽监测。　　此外，在老年人跌倒和健康警报中，BCG可以监测心脏功能的长期变化，结合异常模式检测来预防心脏事件，而无需用户合作，使其适用于老年人群。BCG还可以用于远程健康管理，通过连接物联网平台，将BCG数据上传至云端进行分析和医学评估，支持多用户同时监测和数据比较。　　BCG完全是非接触式的，能够通过床垫、座椅甚至地板进行监测，而不会影响用户活动或睡眠。它支持长期连续监测，非常适合需要全天候监测的高风险患者或老年人。它可以获取多个参数，包括心率、呼吸频率、HRV和血流动力学指标。它提供高度舒适性和隐私性，因为用户不需要佩戴任何设备，也不存在与摄像头相关的隐私担忧。　　然而，BCG 技术也面临着诸如信号噪声干扰等挑战。身体运动、床垫弹性差异和外部振动等因素会影响数据准确性。算法的精度和标准化也需要关注，必须增强 AI 和信号处理模型，以提高在不同体型和姿势下的稳定性。此外，进入临床诊断领域需要严格的医疗设备认证和大规模临床验证。未来，BCG 将与毫米波雷达、光学 PPG 等技术相结合，以提高检测准确性和环境适应性。　　下一代高性能无接触生物监测解决方案　　村田推出了改进的第二代BCG解决方案，为监测医院和家中睡眠个体的状态开启了新的可能性。它可以检测诸如脉搏、呼吸频率和呼吸持续时间等生物信号，以确定床铺占用情况并分析睡眠状态。　　Murata的解决方案包括一个预编程的微控制器(BCGMCU-D01)，配备算法，并集成在客户的PCB设计中的低噪声SCL3300-D01倾斜仪，构成一个面向软件解决方案提供商、服务提供商和OEM系统集成商的零部件级解决方案，使得BCG测量可以集成到各种医疗产品中。　　这款新的床式传感器利用BCG原理。当心跳时，由于身体的运动，床会产生微妙的振动。这些微弱的信号被超灵敏加速度计捕获，并通过嵌入微控制器的算法处理，以提取生物信号，例如脉搏。通过BCG产品，传感器节点可以检测包括脉搏、呼吸频率、心率变异性(与压力相关)、搏出量以及床占用状态在内的各种生物信号。　　BCGMCU 采用非接触式测量，实现连续无干扰的监测。它提供了广泛的集成选项的参考设计方法，具有几乎无限寿命的低功耗 MEMS 加速度计。它兼容常见的制造工艺，并包括易于使用的串行 UART 接口。它输出每个心跳的时间，用于计算各种心率和心率变异性指标。目标应用包括医院、养老院和辅助生活设施，实现心跳检测、呼吸率监测、床位占用监测、睡眠质量测量，以及压力和放松分析。Murata 的 BCGMCU-D01 支持 3.3V DC 输出电压，静态电流小于 6.7 mA，输出数据率 (ODR) 为 1 Hz，脉冲检测范围为 40-120 bpm。　　高性能耐用型三轴倾斜仪　　村田的 SCL3300 是一款高性能的三轴倾斜仪，可在倾斜测量中提供卓越的性能。其紧凑尺寸为 7.6 × 8.6 × 3.3 mm (宽 × 长 × 高)，支持四种用户可选的测量模式，可根据具体应用和需求进行定制。它具有超低噪声密度和高分辨率 (0.001°/√Hz)，配备 SPI 数字接口，优越的机械阻尼特性，工作温度范围为 -40 至 125°C，电流消耗为 1.2 mA (在 3.0–3.6V 供电电压下)。它采用成熟的电容式 3D-MEMS 技术，提供高性能和坚固的设计，适用于要求在恶劣环境中稳定性的应用，如水平测量、倾斜补偿、机器控制、结构健康监测、惯性测量单元 (IMUs)、机器人技术以及定位和导航系统。　　Murata还提供SCL3300 SERIES PCB，这是一个数字加速度计/倾斜仪传感器板。该芯片载体PCB配备了MEMS数字倾斜仪SCL3300系列，以便于产品评估和设计。此外，Murata提供CA10H-SAL睡眠分析库，输出瞬时和累计的整夜应用数据。它利用检测到的高频和低频心率变异性、呼吸深度和呼吸变异性进行整夜恢复分析。它自动评分清醒、REM、浅睡和深睡阶段，并支持基于检测到的恢复、REM、浅睡和深睡评分以及总睡眠时间的睡眠质量指数。目前支持的操作系统包括Ubuntu 18.04及更新版本，以及CentOS 6.0和7。　　用压电薄膜传感器检测脉搏等生物信号　　Murata推出了压电膜传感器 (Picoleaf™)，这是一种使用Murata专有压电技术开发的柔性薄传感器。它能够高灵敏度地检测弯曲、扭曲、压力和振动。与传统传感器相比，它节省安装空间，提高了薄度、组装性能和耐用性。　　此外，Picoleaf使用的压电薄膜由聚乳酸制成，该材料是通过从植物中提取淀粉并发酵成乳酸来合成的。植物从大气中吸收二氧化碳来生产淀粉，使得这种材料实现碳中性，并为减少全球变暖做出贡献。　　Picoleaf检测电路由I/V转换器和放大器电路组成。当压电薄膜由于压力或形变而弯曲时，会产生与弯曲程度成正比的极化。生成的电荷通过I/V转换器转化为电压，并作为模拟信号输出。转换后的电压信号被放大并根据需要进行调整，以供通用AD转换器或CPU处理。　　Picoleaf的压电特性使其能够检测"位移方向"和"位移速度"。对于“山折”变形，位移方向输出到Picoleaf参考电压的正端;对于“谷折”变形，输出到负端。除位移方向外，位移速度可以从峰值电压计算，峰值电压随位移速度成比例增加。此外，通过利用Picoleaf传感器的输出反转特性，推拉动作可以在用户界面中作为无缝开关。如果Picoleaf附着在有周期振动的物体上，它可以检测这些振动，作为状态检测传感器。　　Picoleaf超薄(0.2毫米或更小)且紧凑(2 × 10毫米)，即使与显示屏或触摸面板结合也节省空间。它还可以安装在设计精巧设备的曲面上，包括圆柱形状。Picoleaf能够检测到微小至1微米的位移，单个传感器可以测量整个大显示屏表面的压力。它可以检测无意识的肌肉运动，如震颤、握持和脉搏。由于它是非热释电的，因此避免了因热量(例如体温、阳光或半导体)引起的漂移，从而降低噪音，便于算法开发。此外，传感器本身零功耗，放大器电路可以设计为低功耗(约10 µA)。　　Picoleaf 的透光率超过 90%，可安装在需要透明度的显示面板区域。结合触控面板的用户界面功能与 Picoleaf 的压力检测能力，可以实现与传统触控面板不同的人机界面，更符合人体行为原则。Picoleaf 的轻薄、短小和灵活设计使其在保持设计完整性的同时引入新功能。其安装灵活性轻松解决了空间极小和曲面等挑战，使其适用于可穿戴设备以检测脉搏和呼吸等生物信号。
2026-07-15 13:23 阅读量：402
热门分类
盒子，外壳，机架 电缆，电线 电路保护 连接器，互连器件 开发套件 机电产品 嵌入式解决方案 风扇，热管理 光电元件 其它 无源元件 电源 半导体 传感器，变送器 测试与测量
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
TL431ACLPR Texas Instruments
型号 品牌 抢购
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
BP3621 ROHM Semiconductor
TPS63050YFFR Texas Instruments
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
原厂授权品牌
更多授权品牌>>
资讯排行榜
  • 周排行榜
  • 月排行榜

相关百科
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年，现 有超过3500家优质供应商，收录600万种产品型号数据，100 多万种元器件库存可供选购，产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等，为广大客户提供一站式购 销服务。

请输入下方图片中的验证码：

验证码