電子發燒友網報道（文/莫婷婷）物聯網產業鏈的成熟，讓各類通信技術之間的融合逐漸成為趨勢，包括LoRa、Chirp等領域的細分玩家都在尋找各個技術之間的融合解決方案。其中，低功耗窄帶Chirp物聯技術在國內玩家的持續研發投入中也迎來了新的進展。

磐啟微電子作為低功耗窄帶Chirp物聯技術領域的知名企業，通過不斷的技術迭代，推出了新一代性能更強的ChirpIoT?終端芯片，以更高的靈敏度、更高的速率、更低的功耗，實現國內廠商在Chirp技術上的又一突破。

Chirp窄帶擴頻技術應用場景擴大，生態鏈玩家加速推進

常見的擴頻系統分為直接擴頻（DSSS）、跳頻擴頻（FHSS）和時間跳變擴頻（也叫時間跳頻擴頻THSS）三種。其中直接擴頻又分為寬帶擴頻和窄帶擴頻；跳頻擴頻分為快速跳頻擴頻和慢速跳頻擴頻。寬帶線性調頻擴頻（Chirp，CSS）和混合擴頻也屬于擴頻技術，它們綜合了這三種常見擴頻的特點。

Chirp信號有著以下五大顯著優點：一是芯片實現復雜度低，功耗低。二是擴頻增益大，靈敏度高。三是抵抗窄帶干擾能力好。四是容忍頻偏能力大，頻率分辨率強。五是對抗多徑能力強。

磐啟微電子研發副總經理吳川在近期的“2023低功耗窄帶物聯創新應用生態大會”上介紹，Chirp不僅廣泛應用于軍事的雷達系統上，車載測距所用到的79G毫米波雷達、智能家居所用到的zigbee、手機定位用到的UWB以及物聯網通信中的LoRa都采用了Chirp技術。

面對Chirp廣闊的民用場景，磐啟微自2010年成立至今就一直在研究Chirp技術。13年的技術沉淀，磐啟微積累了在Chirp領域的技術優勢，推出了Chirp技術平臺，包括射頻技術平臺、調制技術平臺、數字MCU平臺、通信協議平臺，并且對Chirp進行創新改進，推出了全新調制解調技術——ChirpIoT?，以及ChirpIoT?終端芯片、網關和模組等產品。

ChirpIoT?作為全新的調制解調技術，讓磐啟微的ChirpIoT?終端芯片有著天然的低功耗、高性能、遠距離、高靈敏度等特色。例如，磐啟微新推出的第二代低功耗遠距離無線收發芯片PAN3029，工作頻段為130MHz到1080MHz，靈敏度可達到-143dBm，輸出功率可達20dBm，支持半雙工無線通信。相比上一代，PAN3029在速率上提升至最高59kbps，上一代為21kbps。

圖：磐啟微PAN3029

PAN3029的性能得益于磐啟微電子對Chirp線性擴頻信號進行信號時域和頻域上的變化改進，因此ChirpIoT?信號能夠用于需要更遠距離傳輸的應用領域，其應用領域包括電力、表計、傳感器、石油化工、光伏、農業、畜牧業、安防、消防場景的火警報警器、緊急呼叫系統等。

當前，在國內低功耗窄帶產業鏈企業的共同努力下，Chirp的應用場景不斷擴大。北京智芯微電子推出的低功耗系列微控制器中，SCM326正是基于ChirpIoT?技術，工作頻段為400~510MHz，最低功耗為1.6uA，最大發射功率為20dBm，接收電流為12.5mA，面向無源柱頭監測單元、無線溫濕度傳感器等應用領域。

北京智芯微電子主控芯片研發部經理楊立新表示，“我們現在ChirpIoT?技術核心應用主要是兩類，一種是周界智能預警，另一類是信息傳輸。”

在周界智能預警的應用上，他舉了個例子，當有大型工程車輛進入時觸發聲光報警，可以通過SCM326窄帶物聯網網絡上傳至管控平臺，通知現場監護人員進行查證，如果非登記車輛，給予驅逐，如果是登記車輛，則準許進入。除此之外，北京智芯微電子還將Chirp窄帶物聯網技術應用在智能路燈上，實現數據監測、遠程控制、智能節電等功能。

圖：周界智能預警裝置（智芯微電子）

在技術融合的趨勢下，Chirp窄帶物聯網技術的拓展出更多創新應用場景。除了上述提到的周界智能預警、智能路燈，還能夠應用于光伏、電力、智慧園區等多個領域。

聯通(上海)產業互聯網市場總監顧超介紹，在智慧園區領域，公司與磐啟微展開合作，將ChirpIoT?成功應用在上海市崇明融媒體中心，提供數據自動采集和分析平臺，在很大程度上提升運營效率。該項目的價值在于通過園區物聯基座，集成大網+ChirpLAN?+其他智慧園區軟硬件系統和應用，形成園區生態基座；且定制開發了5G+ChirpLAN?網關+感知終端，具備了可復制5G+ChirpLAN?快速部署交付能力。

可以看到，LPWAN生態企業正在加速推動整個產業在技術融合以及技術落地等方面的進展，而ChirpIoT?將成為重要且關鍵的一環。


低功耗、高性能，Chirp技術持續演進

Chirp擴頻技術誕生于上世紀40年代，直至今年該技術還在不斷演進，磐啟微電子作為業內低功耗窄帶Chirp物聯技術的知名企業，一直在探索Chirp的技術迭代。

磐啟微電子研發副總經理吳川表示，“在研究過程中，其實我們一直在深入探究為什么Chirp調制波形能夠實現這么優的特性，我們也希望能夠發現更多這樣的調制技術來保證我們在低功耗廣域網更多的一些創新。”

在相位調制技術方面，磐啟微研究出PSK-Chirp技術，相比原來的Chirp技術，在性能不損失情況下，PSK-Chirp可實現大約33%的傳輸速率提升。在信號方面，混沌技術具備非周期、隨機性、不可預測的特點，Chirp技術具備低功耗、高性能、抗干擾的特點，磐啟微將兩種信號的優勢結合，推出混沌Chirp技術，具備接收復雜度低，功耗低，靈敏度高等優勢。

Chirp技術最重要的性能是靈敏度、傳輸速率、功耗以及組網性能等， 這些也是磐啟微在研究的迭代方向。

傳輸速率方面，當前采用Chirp技術的產品大部分都是小數據量的，但未來也會面對圖片、音頻、視頻等高性能終端應用帶來的大數據量壓力，因此需要進行更多的創新提升傳輸速率。吳川博士表示，磐啟微的多速率技術融合Chirp調頻、PSK調相，增加多天線STBC編碼技術，能夠將傳輸速率提升2-4倍。

在靈敏度方面，面對未來的衛星物聯網天地一體化，即使現在的LoRa低軌衛星通信的鏈路預算可以達到160dB，但還是不夠的。“因為低軌道衛星的數量有限，要實現衛星物聯網天地一體化的窄帶物聯網在低軌道資源不夠的情況下，我們需要考慮中高軌衛星，這時候它的鏈路預算要求比較高（約為160dB到180dB），接收靈敏度要更高。”在這方面，可以通過射頻通道堆積的方式，將單天線網關升級為多天線MIMO網關，提升接收性能，吳川博士提到。

在功耗方面，磐啟微當前的產品能夠做到Rx接收電流(mA)功耗4.1mA，為了讓下一代產品實現功耗下降，工藝提升、射頻電路架構提升、數字電路功耗優化都是重要的方式。

值得一提的是，磐啟微通過優化設計MAPM幀結構，降低載波監聽功耗，實現網絡功耗的優化。

前文提到的第二代ChirpIoT?系列芯片PAN3029正是磐啟微的最新技術成果，最大的創新之一是硬件喚醒點名功能，也就是MAPM。據了解，MAPM模式可以縮減長Preamble期間開啟RX時間，大大降低芯片的平均功耗。

圖：磐啟微的硬件點名功能

通過磐啟微展示的測試數據可以看到，非MAPM模式下，平均功耗約為3.25mA，MAPM匹配的情況下，平均功耗為0.37mA，MAPM不匹配時，平均功耗0.087mA，能夠節約97.3%的功耗。

磐啟微電子市場副總經理楊岳明表示，MAPM在表計、傳感器、標簽等電池供電類物聯網應用中，有效節約網絡功耗可以達到70%以上。

通信技術龐雜多樣，各種技術之間取長補短，共同編織出龐大的物聯網市場。在物聯網產業，Chirp被認為是LoRaWAN發展的重要引擎。磐啟微作為Chirp的技術玩家，與產業鏈上的合作伙伴一起探索ChirpIoT在更多創新領域的落地場景。

談及對Chirp技術的持續探索，吳川博士表示，我們希望通過對Chirp技術的思考和創新，持續推動窄帶物聯網的發展，并且推出性能更強的下一代芯片來保證Chirp技術在窄帶物聯網的發展。