●刘莹 李伦 施育鑫

近期，国产超宽带芯片产业迎来集体突破：驰芯半导体CX500芯片累计出货量达数百万颗，在消费电子、汽车、工业等多个领域实现量产应用。这些进展标志着超宽带技术的核心部件正加速实现国产化替代，为以万物互联为特征的各种实际应用奠定了坚实基础。

超宽带技术是一种无线通信技术，利用功率极低的极窄脉冲信号在极宽的频谱上进行数据传输。这种独特的信号形式，使超宽带技术具备厘米级的时空感知能力，实现对“位置”和“距离”的精准把控。在该技术的推动下，一个以“无感解锁”和“数字钥匙”为核心的多元应用生态正在加速成形。

以智能汽车制造为例，2024年，仅国产的汽车品牌中，具有超宽带数字车钥匙的汽车销量大约有100万辆左右。一些海外汽车品牌商已经开始大规模使用超宽带技术。

当我们惊叹于超宽带技术在应用层面的广泛渗透时，不禁要追问其背后的技术根基：超宽带技术有着什么样的特质和优势？这项技术又是如何从实验室走向市场的呢？

超宽带技术的百年沉浮

1896年的一天，意大利青年古利莫·马可尼，正站在一台粗糙的设备前。左侧是“火花隙发射机”，如同一个能量炮仗；右侧是“凝聚检波器”，像敏锐的听觉器官。当古利莫·马可尼启动设备，电流瞬间击穿空气，迸发出一场覆盖宽广频段的“电磁烟花”，这也堪称人类有意识向空间发送的第一封“电磁电报”。

古利莫·马可尼意识到，这股看不见的电磁之力中蕴藏着无限可能。他以这种特殊的方式成功复现了赫兹的实验，一次次地将通信距离推向极限；他将法国物理学家白兰利的“凝聚检波器”，优化为灵敏度更高的“信号捕捉网”；他发现同一发射信号可被多台设备接收，广播的序幕就此拉开；他在3000公里外捕捉到代表“S”的微弱电码火花，完成了人类首次跨洋无线电通信……

1912年，当“泰坦尼克”号撞击冰山时，正是其装备的火花隙发射机，发出了那条关键的宽频求救信号“CQD MGY N41.46 W50.14撞冰山，速来救援”。这束粗糙但至关重要的“电磁烽火”，成功穿透夜空，挽救了数百条生命，也将这项技术推上了时代的舞台。

一战后，窄带连续波通信崛起，开启了广播的黄金时代。凭借稳定的载波，它能够精准地承载声音与信息，如同优雅的“电磁歌唱家”。窄带连续波的出现，迅速取代了火花隙技术。到1920年代末，火花隙无线电几乎退出了历史舞台，这一早期无线通信范式也随之陷入数十年的“电磁冬眠”。

二战期间，一种基于脉冲的宽带技术——雷达，在全球机密实验室中快速成长。它如同一只“电磁蝙蝠”，通过发射短脉冲并聆听回波，在黑夜与迷雾中“看见”远方。在英伦战役和太平洋海战中，雷达技术提供了至关重要的早期预警和目标追踪能力，成为左右战局的关键力量。

战争结束后，脉冲技术并未消失，而是在军事需求的“温室”中悄然进化。至1960年代，超宽带技术以“脉冲无线电”之名重获新生。1993年，超宽带技术迎来新的“启蒙时刻”——美国南加利福尼亚大学的罗伯特·阿诺·舒尔茨教授提出采用“跳时调制”的冲激脉冲多址通信方案，大幅提升了多用户能力和抗干扰性能。这被公认是现代超宽带技术通信研究的奠基之作。

随后，美军迅速展开了一系列实战测试：1997年10月，“秘密行动链路”演示中，6部超宽带电台如同组建了一支“电磁幽灵小队”，在900米距离实现双工传输；2001年，MSSI公司的超宽带系统在复杂环境中展现出远超传统技术的定位精度，如同在电磁迷宫中安装了“高精度导航仪”。

超宽带技术的独特之道

为什么这个一度被遗忘的技术，会在今天以更高形态“复活”？一切要从它的基本原理说起。

最早的火花隙无线电传输，依赖于两个导体间迸发的电火花——这本质上是一种电容蓄能瞬间释放所形成的电弧放电。这道短暂而强烈的电流脉冲，激起一阵“电子振荡”。这种振荡会向外激发出一种看不见的波动：电磁波。电磁波穿越空间，即使距离很远，只要有合适的接收装置，就能捕捉到这个来自远方的“信号”。

然而，火花隙无线电作为宽带传输的雏形，其缺陷也十分突出：功耗巨大、波形难以精确控制，无法支持连续信息传输，只能将编码寄托于一连串断续的“火花”之中。更致命的是，其宽频谱发射方式如同一场倾泻而下的“电磁暴雨”，有力却粗暴，极易干扰周边设备，且能量分散、传输效率低下。

为了从根本上克服这些缺陷，工程师开始有意识地设计纳秒或亚纳秒的极窄脉冲，就像制作一把把精准的“电磁飞针”，希望以更加高效和可靠的方式传递信息。而这，也恰恰成了打开未来之门的钥匙——

根据物理学原理，一个极短促的脉冲信号，天然就对应着一个极宽的频谱范围。这一特性使脉冲信号的能量像薄雾一样弥散在广阔的频段中，单点强度微弱到几乎与环境噪声融为一体，信号形成了天然的“电磁隐形”能力。与此同时，极宽的频谱带宽带来了惊人的时间测量精度。这就像为电磁波装备了一把高精度的尺子，连厘米级别的距离变化都能被清晰分辨。

在抗多径干扰方面，超宽带技术同样展现出独特优势：传统窄带信号如同一个拖沓的长音“啊——”，在空间中多次反射后，原始信号与回声会混杂在一起，难以区分。而超宽带信号则像一个清脆的“嘀”声，接收设备能够轻松识别出最先抵达的直射信号，并将后续那些迟到的反射信号视为干扰，将其有效滤除。

超宽带技术还具有卓越的抗窄带干扰能力。想象一下，超宽带技术传递信息，就像将一份“秘密指令”巧妙地分散隐藏在一幅巨大画卷的无数细节中，即便有强烈的窄带干扰像墨汁泼洒上去，也仅仅会污损画卷上的零星几个点。接收机凭借对画卷整体布局的掌握，就能忽略这些被污染的零星斑点，准确还原出完整的指令内容。

正是这些源于物理本征的独特优势，让超宽带技术摆脱了早期“粗糙火花”的桎梏。昔日难以驾驭的“电磁暴雨”，变成一道道精准可控的“时空密码”，悄然融入我们生活的方方面面。

“掌上方寸”的感知革命

2002年2月14日，美国联邦通信委员会（FCC）批准超宽带技术进入民用市场，成为其发展史上的“解放日”。民用合法化，使超宽带技术从军事的“深闺”走向大众的“广场”，引爆了芯片、算法与应用的创新井喷。如今，超宽带技术正以“静默却精准”的方式，重塑多个领域。

消费电子领域：赋予设备“空间感知”能力。苹果公司2019年在iPhone 11中引入U1芯片，将超宽带技术深度整合。它让设备不再仅仅知道“是否连接”，而是能精确感知“彼此的位置和距离”。借助超宽带技术，用户可以实现指向性的文件“精准投送”——将手机对准另一台设备即可优先传输。随着许多手机品牌商在高端机型中全面搭载超宽带芯片，这项技术正沿着“Wi-Fi级标配”的路径快速普及。

汽车领域：构建更安全、便捷的出行体验。一些汽车品牌商推出基于超宽带技术的数字钥匙系统，用户无需掏出手机，即可实现“走近自动解锁、离车自动上锁”的体验。超宽带技术精准的测距能力可有效防御中继攻击，相当于为车辆配备了一把独一无二的“电磁指纹锁”。它还可应用于车间通信、自动驾驶辅助系统，通过车辆间共享位置和姿态信息，为协同驾驶和避免碰撞提供可靠数据基础。

工业领域：打造透明化的“数字工厂”。在智能制造中，超宽带系统为工厂提供10到30厘米级的人员、设备与物料定位能力。管理者可以实时查看资产位置、优化物流路径、设置电子围栏保障人员安全，并能回溯生产流程，极大地提升了管理效率和生产安全性。这种精确定位能力也广泛应用于仓储物流、港口码头等场景，是实现工业4.0和柔性制造的重要基石。

医疗领域：实现无扰式的“精准守护”。超宽带雷达可用于非接触式生命体征监测，就像拥有一台“隔空听诊器”，远程检测患者的呼吸频率与心跳波动。这种技术特别适合老年监护和病房监测，无需佩戴任何设备，避免了患者的心理负担和不适感。超宽带技术的引入，为智慧医疗和远程监护开辟了新的路径。

未来，随着万物互联不断走向纵深，超宽带技术将继续以它特有的“宽广”与“精准”，在越来越多的场景中悄然重塑着我们的感知与交互方式。从古利莫·马可尼火花隙中迸发出的第一道宽频谱脉冲，到今日超宽带技术的精妙应用，超宽带技术的发展历程告诉我们：真正的技术创新从不囿于既有范式，它往往隐藏在更宽的宽度里、更精的精度中，等待一个时代的理解与开启。

据《解放军报》