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JSSC 2023第7期RF & Wireless65nmEnergy Harvesting

A 1 mm 1 mm CGM System on Die Achieving 165-nAmM In Vivo Resolution and 040-mML

提出一种基于16反向散射技术的1mm²片上系统,实现高精度连续血糖监测。
65nm CMOS, 0.25%遥测误差, 0–40 mM/L检测范围, 1.65 nA/mM分辨率
连续血糖监测反向散射技术无线能量传输片上系统高分辨率
创新点1:16反向散射技术(方法创新) - 该技术直接调制传感电流到天线反射系数,避免了传统方法中的电流-数字或电流-频率转换,显著降低了功耗并提高了数据转换效率,实现了0.25%的遥测误差。
创新点2:1×1mm片上天线(系统创新) - 在极小的1平方毫米面积内集成完整天线系统,突破了传统CGM需要外置大天线的限制,同时保持无线能量传输效率,支持0-40mM/L的宽检测范围。
创新点3:低功耗无线能量传输协同设计(电路创新) - 通过优化阻抗匹配网络和调制深度,使反向散射通信对WPT的影响最小化,系统在65nm CMOS工艺下实现1.65nA/mM的高分辨率体内检测。
创新点4:全集成系统级芯片(SoD)架构 - 将传感器接口、信号处理、无线通信和能量管理模块单片集成,首次在单芯片上实现完整的CGM功能,尺寸仅为传统方案的1/10。
Abstract
Diabetes has become a leading cause of death and disability all over the world. Continuous glucose monitoring (CGM) based on wireless power transfer (WPT) and backscatter communication enables wireless real-time telemetry to control glycemic levels in a long term. However, conventional backscatter techniques in CGM systems converted the sensing current into a bit stream or a frequency signal to switch the antenna, leading to two drawbacks: 1) Large power-harvesting antennas are required to compl