JSSC 2013第12期RF & WirelessTransceiver

An Ultra-Low-Power 98 GHz Crystal-Less UWB Transceiver With Digital Baseband Int

一款超低功耗98 GHz无晶振UWB收发器，适用于毫米级传感器节点

30 kb/s, 9.8 GHz, 291 µW (TX), 306 µW (RX), -77 dBm灵敏度

超低功耗UWB收发器无晶振毫米级传感器数字基带

▸创新点1：集成数字基带调制解调器（系统创新）。该设计将数字基带调制解调器与射频前端集成，实现了30 kb/s的数据传输速率，同时支持I2C接口，显著降低了系统复杂度和功耗。

▸创新点2：无晶振温度补偿弛豫振荡器（电路创新）。采用温度补偿技术设计弛豫振荡器，无需外部晶体，实现了9.8 GHz中心频率的稳定生成，节省了面积和功耗。

▸创新点3：位级射频前端占空比控制（方法创新）。通过位级占空比控制技术，将射频前端仅在数据传输时激活，平均功耗降至291 µW（发射模式）和306 µW（接收模式），适合微电池供电。

▸创新点4：集成电流限制器与片上储能电容（系统创新）。电流限制器保护电池免受过流损害，同时利用片上电容储能，支持射频前端在比特间充电，确保稳定工作。

Abstract

This paper presents a fully-integrated IR-UWB radio, designed to operate within the limits of mm-scale micro-battery for cubic-mm sensor nodes. It in cludes an RF front-end, battery current limiter, baseband modem with I2C interface, and temper- ature-compensated relaxation oscillator for frequency generation without a crystal. The peak current draw from a modern mm-scale battery must be <100 µA, below a radio’s active power consump- tion. Thus, duty-cycling the radio only at the packet level is