JSSC 2015第12期RF & Wireless130nm

Sub-mW Current Re-Use Receiver Front-End for Wireless Sensor Network Application

针对蓝牙低能耗应用的亚毫瓦级电流复用接收器前端设计

130nm CMOS, 0.8V, 0.6mW, NF=15.8dB, IIP3=17dBm

蓝牙低能耗电流复用接收器前端低功耗gm-C滤波器

▸创新点1：电流复用技术降低功耗（方法创新） - 通过LNA、混频器、VCO和模拟基带的第一级共享同一偏置电流，在0.8V电源电压下实现亚毫瓦级功耗（0.6mW），显著优化了传统多模块独立供电的能耗结构。

▸创新点2：gm-C拓扑实现信道选择滤波（电路创新） - 采用跨导电容(gm-C)滤波器作为信道选择方案，在低电压(0.8V)条件下实现高线性度(IIP3达17dBm)和30dB以上的镜像抑制，解决了传统有源滤波器在低压下的性能瓶颈。

▸创新点3：多模块协同设计优化（系统创新） - 通过正交架构整合射频前端与基带处理模块，在130nm CMOS工艺下仅占用0.25mm²面积，同时达成15.8dB噪声系数和BLE标准要求的相位噪声指标，实现系统级微型化。

▸创新点4：低压高能效架构（方法创新） - 突破传统接收机1.2V以上供电限制，通过电流复用和gm-C滤波器的协同设计，在0.8V超低电压下保持17dBm IIP3的高线性度，为无线传感器网络提供超低功耗解决方案。

Abstract

In this paper, a receiver front-end tailored to Blue- tooth Low Energy applications is presented. In the proposed so- lution, the LNA, mixers, VCO, quadrature scheme an d the ﬁrst stage of the analog base-band share the same bias current under a 0.8 V voltage supply leading to a sub-mW power consumption. A channel selection ﬁlter, implemented th rough a current re-use gm-C topology, completes the design. The presented prototype, re- alized in 130 nm CMOS technology, occupies an active area of 0.