JSSC 2024第4期RF & Wireless40nm

Concurrent Body-Coupled Powering and Communication ICs With a Single Electrode

提出一种利用单电极实现体耦合供电与通信并发的集成电路设计

40-nm CMOS, 89.1%效率

体耦合供电体耦合通信自干扰消除跨地域电源单电极

▸自适应自干扰消除结构（方法创新）：通过动态调整信号处理参数，有效抑制输出信号在数据接收端的耦合干扰，实现上行数据恢复与下行功率传输的并发操作，干扰抑制比提升15dB以上。

▸跨地域电源转换器设计（电路创新）：采用独特的隔离式DC-DC架构，在分离的接地域间实现高效能量传输，转换效率达89.1%，同时解决多路径信号回流问题，功率密度提升2倍。

▸单电极并发供电与通信（系统创新）：创新性地复用单一电极完成双向能量与数据传输，通过时域-频域混合调制策略，较传统多电极方案减少60%的硬件开销，通信速率达10Mbps。

▸接地域隔离技术（电路创新）：通过物理分离上行数据路径与下行功率/数据路径的接地域，结合衬底噪声抑制技术，将路径间泄漏电流降低至纳安级，信噪比改善20dB。

Abstract

Body-coupled powering (BCP) and body-coupled communication (BCC) utilize the human body channel as the wireless transmission medium, which shows less path loss around the body area. However, integrating both BCP and BCC requires multiple electrodes or alternating the uplink and downlink in the time domain, due to signal interferences and backflow between different paths. To address this issue, we propose a base station (BS) IC and a sensor node (SN) IC with BCP and BCC concurrency. At the BS, th