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JSSC 2022第5期RF & Wireless28nm

A Sub-100-μW 01-to-27-Mbs Pulse-Based Digital Transmitter for the Human Intranet

一种用于人体内联网的亚100微瓦、0.1至27Mb/s脉冲数字发射机
28nm FD-SOI CMOS, 0.5V, 0.1-27Mb/s, 17-76µW, 2.8-170pJ/b
人体通信数字发射机电容体耦合通信表面波传播前向体偏置
▸创新点1：采用全数字脉冲发射机设计，通过90-MHz自由振荡器和边缘组合器生成OOK高斯脉冲，实现了低功耗（17–76 µW）和高数据速率（0.1至27 Mb/s）的平衡，显著提升了能量效率（2.8 pJ/b）。
▸创新点2：利用表面波（SW）传播作为电容式体耦合通信（c-BCC）的主导机制，在450 MHz频段提供更稳定的信道和更大的带宽，解决了传统体耦合通信中的信道不稳定问题。
▸创新点3：通过FD-SOI技术特有的宽范围前向体偏置（FBB）技术，实现了频率调谐和自适应效率优化，能够根据数据速率动态调整功耗，系统效率最高可达14%。
▸创新点4：采用开关电容功率放大器（PA）设计，结合0.5 V低供电电压，进一步降低了整体功耗，同时保持了较高的信号质量和传输效率。
Abstract
Human body communications require energy- efficient transceivers to connect diverse devices on the human body for wellness and medical applications. This article presents a fully digital pulse-based transmitter (TX) for capacitive body-coupled communications (c-BCCs) in 28-nm Fully Depleted Silicon on Insulator (FD-SOI) CMOS. The TX is operating at 450 MHz where surface-wave (SW) propagation is the dominant mechanism of c-BCC, offering a larger bandwidth with a more stable channel. The heavily du