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JSSC 2021第2期RF & Wireless28nm

A Type-II Phase-Tracking Receiver Suoping Hu Graduate Student Member IEEE Jia

提出一种新型II型相位跟踪接收器,适用于超低功耗物联网设备。
28nm CMOS, ≤0.7V, 1.5mW, -93dBm灵敏度, 181dB FoM
相位跟踪接收器超低功耗物联网蓝牙低功耗II型环路
创新点1:采用II型环路配置提升稳定性(方法创新)。相比传统的I型环路,II型环路通过引入额外的积分路径显著改善了相位跟踪的稳定性,尤其在低电压(≤0.7V)下仍能保持稳定,解决了IoT设备在复杂信道环境下的锁相难题。
创新点2:对长连续符号序列的高容忍度(系统创新)。通过优化环路滤波器和数字控制逻辑,该设计在BLE标准下可容忍长串‘1’或‘0’符号序列,避免了传统PT-RX因符号重复导致的失锁问题,实测支持1Mb/s数据传输。
创新点3:超低电压与功耗优化(电路创新)。在28nm CMOS工艺中实现0.7V供电下仅1.5mW功耗,通过动态偏置技术和亚阈值设计降低ADC核心模块能耗,同时保持-93dBm的BLE接收灵敏度,FoM达181dB(同类最佳)。
创新点4:抗阻塞性能提升(系统创新)。集成宽带抑制电路,在1.0-3.5GHz范围内可耐受-21dBm带外阻塞信号,相邻信道抑制比达-11/3.5/17/27dB(0/±1/±2/±3MHz偏移),显著优于传统窄带接收机。
Abstract
We present a new analog-to-digital converter (ADC)-based architecture of a phase-tracking receiver (PT-RX) optimized for ultra-low-power (ULP) and ultra-low-voltage (ULV) operations for the Internet of Things (IoT). The RX employs a type-II loop configuration that offers improved stabil- ity compared with the previous type-I PT-RX solutions. In addi- tion, the type-II loop is also very tolerant of long run-lengths of consecutive “1” or “0” symbol sequences. Fabricated in 28-nm CMOS, the prototype