JSSC 2011第9期RF & Wireless90nmEnergy HarvestingNeural Network Accelerator

A 90-nm CMOS Threshold-Compensated RF Energy Harvester Giuseppe Papotto Francesc

90纳米CMOS工艺下基于阈值自补偿的高效射频能量收集器设计

90nm CMOS, 1.2V, -24dBm输入功率(4μW), 1MΩ负载

射频能量收集阈值补偿多级整流器CMOS功率转换效率

▸创新点1：全被动阈值自补偿方案 - 该方法通过被动元件实现阈值电压的自补偿，显著降低了输入死区效应，使得在24 dBm的低输入功率下仍能输出1V直流电压，解决了传统RF能量采集器在低功率下的效率瓶颈问题。

▸创新点2：CAD导向的设计方法优化效率 - 提出了一种基于计算机辅助设计（CAD）的系统级优化方法，通过精确匹配网络损耗、功率反射和整流效率的权衡，实现了整体功率转换效率的最大化，最终在18.8 dBm输入功率下输出1.2V电压。

▸创新点3：集成输入匹配网络与17级整流器 - 采用单片集成技术将输入匹配网络与17级自补偿整流器整合在90nm CMOS工艺中，不仅减少了外部元件需求，还提高了系统的紧凑性和可靠性，同时支持915MHz高频操作。

▸创新点4：低输入功率阈值设计 - 通过多级整流器结构和优化的被动补偿技术，实现了极低的输入功率阈值（24 dBm），在同类CMOS能量采集器中表现突出，适用于低功耗传感器网络应用。

Abstract

This paper presents an ef ﬁcient energy harvester for RF-powered sensor networks. The circuit is based on an improved multi-stage recti ﬁer, which exploits a fully passive threshold self-compensation sch eme to overcome the limitation due to the input dead zone. A CAD-oriented design method- ology is also proposed, which is aimed at maximizing the overall power conversion ef ﬁciency of the harvester through an optimum trade-off among matching losses, power re ﬂection and recti ﬁer efﬁciency. Acc