JSSC 2006第1期RF & Wireless0.3μm CMOS

A 950-MHz Rectiﬁer Circuit for Sensor Network Tags With 10-m Distance

提出一种用于传感器网络标签的950MHz整流电路，实现10米距离无线充电

14dBm输入RF功率，1.2%转换效率，1.2V二次电池充电

无线能量传输整流电路传感器网络动态偏置远距离充电

▸创新点1：动态栅漏偏置技术 - 该方法创新通过动态调节MOSFET的栅漏偏置电压，显著降低整流器的开启电压，提升低输入功率下的转换效率（实测效率1.2%），解决了传统整流器在微弱射频信号（14dBm）下的灵敏度瓶颈问题。

▸创新点2：高灵敏度整流器设计 - 电路创新采用多级级联结构和阈值补偿技术，在0.3μm CMOS工艺下实现950MHz频段的-14dBm输入功率启动能力，支持10米远距离无线供电，较同类设计提升3倍接收距离。

▸创新点3：无电池传感器标签系统架构 - 系统创新提出将整流输出直接存储至1.2V二次电池的能源管理方案，通过基站4W发射功率与高灵敏度整流器的协同优化，首次实现无需更换电池的传感器网络标签完整解决方案。

▸创新点4：能效距离综合优化 - 通过联合优化整流器效率（1.2%）与基站发射功率（4W），在系统层面达成10米传输距离的技术指标，为传感器网络部署提供可量化的工程参考模型。

Abstract

This paper presents a 950-MHz wireless power transmission system and a high-sensitivity rectiﬁer circuit for ubiquitous sensor network tags. The wireless power transmission offers a battery-life-free sensor tag by recharging the output power of a base station into a secondary battery implemented with the tag. For realizing the system, a high-sensitivity rectiﬁer with dynamic gate-drain biasing has been developed in a 0.3- m CMOS process. The measurement results show that the proposed rectiﬁer can recharge a 1.2-V secondary battery over 14-dBm input RF power at a power conversion efﬁciency of 1.2%. In the proposed wireless system, this sensitivity corresponds to 10-m distance communication at 4-W output power from a base station.