UWB – Technologie und Compliance

• UWB-Geräte arbeiten mit extrem niedriger mittlerer Leistung (typisch –41,3 dBm/MHz EIRP) und ermöglichen durch kurze Impulsübertragung eine zentimetergenaue Ortung.

• Die Prüfung erfordert breitbandige Antennen sowie zeitgesteuerte oder frequenzbasierte Messverfahren zur Verifizierung von TRP, Duty Cycle und Spitzenleistung.

• UWB arbeitet über sehr breite Frequenzbereiche (typisch 3,1–10,6 GHz) – mit regionalen Vorgaben zu Duty Cycle, Bandgrenzen und Interferenzvermeidung (z. B. LDC, DAA).

• Für die weltweite Zulassung ist eine firmwarebasierte Anpassung länderspezifischer Betriebsparameter erforderlich – etwa Frequenzsperren, Pulsmodi oder Geofencing.

Ultra-Wideband (UWB) überträgt Informationen über extrem kurze Impulse, die sich über ein sehr breites Frequenzspektrum erstrecken. Im Gegensatz zu schmalbandigen Funktechnologien wie Bluetooth oder Wi-Fi ist UWB nicht auf hohe Datenraten, sondern auf präzise Zeitmessung und Abstandsermittlung (Ranging) optimiert.

• Modulationsverfahren: Übliche Verfahren sind Impulsradio (IR-UWB), Pulspositionsmodulation (PPM) und BPSK. Die meisten Systeme basieren auf den Standards IEEE 802.15.4a oder 802.15.4z (UWB-Physikalschicht für Ranging-Anwendungen).

• Bandbreite: UWB ist definiert als ≥ 500 MHz absolute oder > 20 % relative Bandbreite; ETSI akzeptiert auch ≥ 50 MHz.

• Frequenzbereich: Typischerweise 3,1–10,6 GHz; regionale Zuteilungen variieren.

• Sendeleistung: Mittlere EIRP in der Regel –41,3 dBm/MHz; einige Bänder erfordern strengere Spitzenleistungsgrenzen (z. B. –14 dBm in 50 MHz laut FCC).

• Antennen und HF-Frontend: Geräte benötigen breitbandige Antennen (z. B. Vivaldi- oder planare logarithmisch-periodische Antennen) sowie HF-Komponenten mit gleichmäßiger Linearität über das gesamte UWB-Spektrum.

Diese Architektur ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb auch in komplexen Umgebungen – vorausgesetzt, Zeitverhalten, Antennenanpassung und Störfestigkeit sind sorgfältig ausgelegt.

Sie möchten sehen, wie UWB-Tests in der Praxis ablaufen?
Im Labordemonstrationsvideo zeigen wir reale Prüfszenarien mit Fahrzeugschlüsseln, Smartphones und Sensormodulen.
→ Zum Testvideo

Ultra-Wideband-Technologie wird überall dort eingesetzt, wo es auf präzise, latenzarme Ortung und sichere Nahbereichskommunikation ankommt – selbst in komplexen oder stark gestörten Umgebungen.

Automobilbereich

• Digitale Fahrzeugschlüssel: UWB ermöglicht sicheren, nahtlosen Zugang durch exakte Abstandsmessung zum Fahrzeug.

• Fahrzeugseitige Lokalisierung: Module in Türen oder Stoßfängern erkennen gezielt Annäherung und Richtung des Nutzers.

• Schutz vor Relay-Angriffen: Laufzeitmessung erschwert das Weiterleiten von Funksignalen über größere Distanzen.

Consumer Electronics

• Smartphones und Zubehör: UWB kommt bei der Objektsuche (z. B. verlorene Tags), beim Datenaustausch und bei Indoor-Lokalisierung zum Einsatz.

• Wearables: Uhren und Tracker nutzen UWB für sichere Authentifizierung und lokale Kommunikation.

• AR/VR-Umgebungen (Augmented / Virtual Reality): Raumtracking verbessert Bewegungsabgleich und Nutzerinteraktion.

Industrie & Logistik

• Echtzeitortung (RTLS, Real-Time Locating System): Tags und Anker ermöglichen präzise Positionsbestimmung mit Genauigkeiten im Dezimeterbereich – ideal für die Nachverfolgung von Objekten, Fahrzeugen und Personen in Innenräumen.

• Lagerautomatisierung: Gabelstapler-, Paletten- und Zonenüberwachung durch UWB-Tracking.

• Zugangskontrolle: Kontaktlose Zutrittslösungen über Ausweise oder Tags mit Zeitprotokollierung.

Spezialanwendungen

• Wanddurchdringende Ortung: UWB erkennt Bewegungen hinter Hindernissen – etwa bei Rettungseinsätzen.

• Bodenradar (GPR, Ground Penetrating Radar): Hochauflösende Untergrundabbildung für Bau, Archäologie und Geologie.

• Drohnen-Navigation: UWB-Baken (fest installierte Referenzsender) unterstützen die präzise Positionsbestimmung und ermöglichen automatisches, zentimetergenaues Landen – auch bei fehlendem GNSS-Empfang.

Dank extrem geringer Sendeleistung und großer Bandbreite eignet sich UWB ideal für präzise Ortung in Innenräumen – auch in metallischen oder stark reflektierenden Umgebungen.

Sie möchten sehen, wie UWB in der Praxis umgesetzt wird?
Erfahren Sie mehr in unseren Fallbeispielen zu Automotive- und Wearable-Anwendungen.
→ Zu den Praxisbeispielen

Aufgrund der extrem großen Bandbreite und der gepulsten Signalstruktur erfordert UWB spezielle Prüfverfahren, die sich deutlich von klassischen Verfahren für Schmalbandtechnologien unterscheiden.

Standardisierte EMV-Messaufbauten reichen oft nicht aus. UWB-Prüfungen müssen kurze Pulsdauern, geringe Emissionspegel und eine breite spektrale Verteilung im GHz-Bereich berücksichtigen.

Zentrale Prüfparameter

• Emissionsbandbreite (z. B. –10 dB und 99 %-Bandbreite)

• Spitzen- und Mittelwert der EIRP pro MHz

• Störaussendungen (Spurious Emission)

• Pulszeitverhalten und Duty Cycle

Messmethoden

• UWB-Signale werden im Zeit- und Frequenzbereich analysiert – z. B. mit Spektrumanalysatoren (Auflösebandbreite ≥ 50 MHz) oder zeitgetriggerten Oszilloskopen

• TRP (Total Radiated Power) und TRS (Total Radiated Spurious) werden typischerweise in Fernfeldkammern gemessen

Typische Herausforderungen

• Kalibrierung im Bereich von 3–10 GHz erfordert rauscharme Verstärker, breitbandige Antennen und präzise Testaufbauten

• Geräte benötigen häufig dedizierte Testmodi, um stabile Emissionen während der Messung sicherzustellen

Worst-Case-Bedingungen

Regulatorische Prüfungen erfolgen in der Regel unter Maximallast: höchster Kanal, maximale Pulsrate, deaktivierte Energiesparfunktionen.

Das Ergebnis dieser Tests entscheidet darüber, ob ein Gerät die regionalen UWB-Vorgaben erfüllt – und zur Zertifizierung zugelassen werden kann.

Benötigen Sie Unterstützung bei der Pre-Compliance oder Zertifizierung von UWB-Produkten?
Unsere akkreditierten Prüflabore bieten UWB-spezifische Signalanalysen, TRP- und Emissionsmessungen sowie Vorabtests – für einen effizienteren Marktzugang.
→ UWB-Zertifizierungsservices

Ultra-Wideband unterliegt weltweit unterschiedlichen regulatorischen Rahmenbedingungen, die zulässige Frequenzbereiche, Emissionsgrenzen und Anforderungen zur Interferenzvermeidung definieren. Zwar orientieren sich viele Regionen am mittleren Leistungsgrenzwert von –41,3 dBm/MHz EIRP, doch unterscheiden sich Frequenzzuweisungen, Modulationsauflagen und Zertifizierungsprozesse teils erheblich.

Ultra-Wideband-Geräte unterliegen spezifischen Anforderungen, die das Hardwareverhalten, die Firmwaresteuerung und die internationale Marktzulassung betreffen. Die folgenden Aspekte sollten bereits in der Entwicklungsphase berücksichtigt werden.

Regionale Firmware-Konfiguration

• Kanalsteuerung und Frequenzbegrenzung:
  Geräte müssen nicht zugelassene Frequenzbereiche deaktivieren – z. B. durch länderspezifische Sperren wie das in China geltende Band von 7,163–8,812 GHz.

• Mitigationsfunktionen:
  Mechanismen wie Low Duty Cycle (LDC) oder Detect-and-Avoid (DAA) sind in Regionen wie der EU oder Korea verpflichtend. Sie müssen konfigurierbar und testfähig sein.

• Modusumschaltung und Geofencing:
  Globale Produkte nutzen oft softwarebasierte Regionsumschaltung oder geobasierte Aktivierung – etwa zur automatischen Deaktivierung von UWB in verbotenen Märkten.

Anforderungen an Testmodi

• Dauerbetrieb für Prüfzwecke:
  Da UWB nur in kurzen Impulsen sendet, sind spezielle Testmodi erforderlich, die konstante oder wiederholbare Signalabgaben ermöglichen – z. B. für TRP- oder Duty-Cycle-Messungen.

• Worst-Case-Bedingungen:
  Geräte müssen unter maximal zulässigen Emissionsbedingungen testfähig sein – bei höchster Pulsrate, vollständiger Bandbreitennutzung und deaktivierten Energiesparfunktionen.

Auswirkungen der Systemintegration

• Antennenabstimmung und Gehäuseeinfluss:
  Kompakte oder metallische Gehäuse können die Abstrahlcharakteristik beeinflussen. Prüfungen sollten daher am finalen Produkt erfolgen, nicht nur an Entwicklungsmustern.

• Interferenzen durch benachbarte Funkmodule:
  Bei der Integration von UWB mit Wi-Fi, Bluetooth, GNSS oder Mobilfunkmodulen ist ein sorgfältiges HF-Design erforderlich, um interne Störungen zu minimieren.

UWB-Geräte unterliegen länderspezifischen Kennzeichnungs- und Informationspflichten. Diese betreffen nicht nur das Produkt selbst, sondern auch Begleitdokumente und ggf. digitale Darstellungen.

• Lokale Identifikationsnummern:
  Regulatorisch vorgeschriebene Kennungen – etwa FCC ID (USA), CMIIT ID (China) oder ANATEL-Code (Brasilien) – müssen gut sichtbar auf dem Produkt, der Verpackung oder digital (z. B. im Menü) angebracht sein.

• Endnutzerhinweise:
  In bestimmten Märkten ist die Angabe von Nutzungseinschränkungen verpflichtend, z. B. "nur für den Innenbereich" oder "nicht in der Nähe astronomischer Einrichtungen betreiben". Diese Hinweise müssen in der Bedienungsanleitung oder direkt am Produkt verfügbar sein.

• Digitale Kennzeichnung (E-Label):
  In vielen Regionen ist eine elektronische Kennzeichnung zulässig – etwa über ein Gerätemenü oder eine Softwareanzeige. Voraussetzung ist, dass sie dauerhaft zugänglich und gut sichtbar ist.

• Mehrmarktfähigkeit:
  Geräte für den internationalen Einsatz sollten bereits bei der Entwicklung für flexible Firmwarekonfiguration, hardwarebasierten Prüfzugang und regionsspezifische Kennzeichnung vorbereitet werden.

Die folgenden Beispiele zeigen, wie Ultra-Wideband-Technologie in realen Produkten aus den Bereichen Automotive, Industrie und Consumer Electronics umgesetzt wird – einschließlich technischer Herausforderungen bei Integration, Prüfung und Zulassung.

Automotive: Digitaler Fahrzeugschlüssel

Anwendungskontext

Ein Automobilhersteller integrierte UWB-Module in ein schlüsselloses Zugangssystem. Feste Antennen wurden in die Fahrzeugkarosserie (z. B. Türen, Innenraum) eingebaut, während das mobile Schlüsselgerät ein Smartphone oder ein spezieller Schlüsselanhänger war. UWB-Ranging ermöglichte eine zentimetergenaue Abstandsmessung, sodass das System erkennen konnte, ob sich der Nutzer direkt an der Tür oder einige Meter entfernt befand. Der Zugang wurde nur bei unmittelbarer Nähe gewährt – was das Risiko sogenannter Relay-Angriffe deutlich senkte.

Technische Umsetzung

Das System nutzte Kanal 5 (6,5 GHz) mit 500 MHz Bandbreite und ein Challenge-Response-Protokoll zur Authentifizierung.

Prüfung und Zulassung

Sowohl die Fahrzeuginstallation als auch der tragbare Schlüssel wurden geprüft. Aufgrund der kurzen Impulssignale wurden zeitgesteuerte Messverfahren eingesetzt. Das Abstrahlverhalten der Antenne wurde in ihrer eingebauten Position im Stoßfänger analysiert, wobei die Hauptkeule leicht nach oben gerichtet war. Das System erfüllte die Anforderungen gemäß ETSI und FCC; für den japanischen Markt war eine firmwareseitige Anpassung der Pulsrate erforderlich.

Ergebnis

Die Entriegelungszeit lag unter 0,2 Sekunden. Auch in dicht bebauten Stadtgebieten arbeitete das System zuverlässig.

Industrie: RTLS-Ortungssystem

Anwendungskontext

Ein Logistikunternehmen setzte ein UWB-basiertes Echtzeitortungssystem (RTLS, Real-Time Locating System) in einem Lager ein, um Gabelstapler und Paletten mithilfe mobiler UWB-Tags und fest installierter Deckenanker zu verfolgen. Die Positionsbestimmung erfolgte über die Laufzeitdifferenz (TDoA, Time Difference of Arrival) mit einer Genauigkeit von ca. ±10 cm.

Technische Umsetzung

Das System nutzte das Frequenzband von 7,0–8,0 GHz mit 500 MHz Bandbreite. Zur gezielten Dämpfung von Emissionen unterhalb von 7,125 GHz wurde ein Notch-Filter eingesetzt, um Störungen durch 6 GHz-Wi-Fi zu vermeiden.

Prüfung und Zulassung

Labormessungen bestätigten Emissionsspitzen bei 7,5 GHz sowie einen deutlichen Abfall bei 6,8 GHz. Das System arbeitete im LDC-Modus (Low Duty Cycle): Jeder Tag (mobiler Sender) sendete etwa 100 µs pro Sekunde, um Kollisionen zu vermeiden. Die Zertifizierung gelang für EU, USA und Kanada. In Japan war das genutzte Frequenzband nicht zugelassen, daher wurde UWB dort firmwareseitig deaktiviert.

Ergebnis

Das System verfolgte rund 50 mobile Einheiten mit einer Aktualisierungsrate von 1 Hz und demonstrierte damit die Praxistauglichkeit von UWB für industrielle IoT-Anwendungen mit spektraler Anpassung und kontrollierter Übertragung.

Consumer: UWB in Smartphones

Anwendungskontext

Ein Smartphone-Hersteller integrierte UWB in seine Premium-Modelle zur Objektsuche und für Peer-to-Peer-Datenaustausch. Im Tag-Finder-Modus wurden UWB-Impulse eines verlorenen Gegenstands mittels Augmented Reality visualisiert – inklusive Richtungs- und Entfernungsangabe. Für den Datenaustausch zwischen Geräten kam ein "Point-and-Share"-Mechanismus zum Einsatz, bei dem die Interaktion durch gezieltes Ausrichten (Handshakes) ausgelöst wurde.

Technische Umsetzung

UWB wurde parallel zu Wi-Fi, Bluetooth und Mobilfunk betrieben. Der gepulste Betrieb reduzierte den Energieverbrauch deutlich.

Prüfung und Zulassung

Klimakammertests zeigten unter Last keine signifikanten Frequenzdrifts. Die Zulassung erfolgte erfolgreich für alle relevanten Zielmärkte. Eine Geofencing-Funktion stellte sicher, dass UWB in Regionen mit Nutzungsbeschränkung automatisch deaktiviert wurde.

Ergebnis

Das UWB-Signal zeigte sich auch in stark frequentierten Umgebungen als robust gegenüber Störungen. Durch den energieeffizienten Pulsbetrieb blieb die Akkubelastung gering – ein klarer Vorteil für den Einsatz in kompakten Consumer-Geräten.

Unsere akkreditierten Prüflabore unterstützen Sie bei Produkttests, Pre-Compliance-Analysen und dem internationalen Marktzugang – von der Firmware-Konfiguration bis zur Einhaltung länderspezifischer Vorgaben.

→ Zu unseren UWB-Zertifizierungsservices