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JSSC 2008第4期RF & Wireless0.13μm CMOSPLL

A 52-GHz BFSK Transceiver Using Injection-Locking and an On-Chip Antenna

一款适用于短距离无线应用的52GHz BFSK收发器,采用注入锁定和片上天线设计。
52GHz, 1.1mW, 1.8m通信范围
BFSK收发器注入锁定片上天线低功耗短距离通信
创新点1:片上集成天线设计(系统创新)。该论文创新性地将天线集成到芯片上,通过利用LC谐振回路的电感作为辐射元件,实现了52GHz频段的无线通信。这种设计避免了传统外接天线的复杂性和体积限制,特别适合短距离无线应用如RFID和医疗传感器。
创新点2:PLL在闭环和开环模式下的灵活切换(方法创新)。发射机和接收机均采用PLL结构,初始工作在闭环模式以实现精确的频率锁定,随后切换到开环模式进行调制或解调。这种混合工作模式在保证频率精度的同时实现了高效的FSK调制和解调。
创新点3:超低功耗设计支持超电容供电(电路创新)。整个收发系统平均功耗低于1.1mW,使得仅依靠片上超电容供电成为可能。这种设计特别适合无电池应用场景,如植入式医疗设备,其中功耗指标达到行业领先水平。
创新点4:直接辐射式VCO调制技术(电路创新)。在发射端,通过直接调制开环VCO产生FSK信号,并利用其LC谐振回路同时作为辐射天线,实现了高效率的无线发射。这种设计简化了传统发射链路的架构,减少了功耗和面积开销。
Abstract
An integrated transceiver design suitable for short range wireless applications, such as RFID or the transmission of data from medical sensors, is presented. Fabricated in a standard 0.13- m CMOS process, the test chips include the transceiver, the integrated antenna, the phase-locked loop (PLL) loop filter and supply decoupling. The transmitter and receiver consist of PLLs operated in both closed– and open-loop modes. Initially closed, the transmit PLL phase locks an RF voltage-controlled oscill