JSSC 2011第7期RF & Wireless0.13μm

A 5 Mbs UWB-IR Transceiver Front-End for Wireless Sensor Networks in 013 mC M O

本文介绍了一种工作在7.25-8.5 GHz频段的超宽带脉冲无线电收发前端，具有高能效和抗干扰能力。

0.13μm CMOS, 13 pJ/脉冲, 190 pJ/比特, 4.2 mW

超宽带脉冲无线电收发前端能效抗干扰

▸创新点1：超快速脉冲发射器设计（方法创新）。该发射器在触发后2纳秒内自动关闭，显著降低了功耗（190 pJ/bit），同时保持高效率（13 pJ/脉冲），优于同类设计。这种快速开关特性使其特别适合低功耗无线传感器网络应用。

▸创新点2：接收器架构创新（系统创新）。采用LNA、VGA、平方器、窗口积分器和比较器的组合实现PPM解调，在100 kHz PRF下灵敏度达-87 dBm，5 MHz PRF下为-70 dBm，功耗仅4.2 mW。这种结构在保证性能的同时优化了能效比。

▸创新点3：频谱兼容性设计（方法创新）。通过脉冲极性加扰技术，使系统在5 MHz脉冲重复频率下仍符合FCC频谱发射限制，解决了UWB-IR系统的监管合规问题，同时保持高传输效率。

▸创新点4：抗干扰能力提升（电路创新）。接收器可耐受5.4 GHz频段高达12 dBm的干扰信号，通过优化的LNA和滤波设计实现，增强了在复杂电磁环境中的可靠性。

Abstract

This paper presents a fully integrated UWB-IR trans- ceiver front-end operating in the 7.25–8.5 GHz band designed for high overall transmission and detection energy ef ﬁciency and ro- bustness to interferers. The transceiver front-end features a pulsed transmitter that wakes up when triggered by a digital signal, gener- ates a pulse, and automatically switches-off in less than 2 ns. The re- ceiver includes an LNA, a VGA, a squarer, a windowed integrator, and a comparator to perform PPM demodulat