一种采用主动调制技术的C类CMOS整流器，可在多个频段内实现超过76%的峰值效率，并且输入功率范围可扩展8.8 dB以上

《IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology》：A Class-C CMOS Rectifier With Active Modulation Achieving >76% Peak Efficiency and Extended Input Power Range Over 8.8 dB Across Multiple Frequency Bands

提出了一种基于双路径反馈环路的Class-C跨耦合差分CMOS整流器主动调制技术，有效抑制反向漏电流损耗，在180nm工艺下实现0.009mm2紧凑布局，433MHz/920MHz/2.4GHz三频段实测峰值PCE＞76%，IPR（＞60% PCE范围）达8.8dB，灵敏度＞-18dBm。

　　

摘要：

本文介绍了一种采用双路径反馈环路实现主动调制技术的C类交叉耦合差分CMOS整流器。该设计有效降低了高输入功率水平下的反向漏电流损耗，从而提高了功率转换效率（PCE）并扩展了输入功率范围（IPR）。与传统的基于电阻或二极管的反馈控制电路不同，传统设计在高射频功率水平下会导致PCE下降，并且反馈环路会消耗额外的功率，而本文提出的方案采用了一种全主动调制机制，在宽频率范围内提升了PCE。该整流器采用标准的180纳米CMOS工艺制造，其有源区域仅为0.009平方毫米。在100千欧姆负载条件下测试时，该整流器的峰值PCE超过76%，IPR（PCE > 60%）覆盖8.8分贝的频率范围，并且在433 MHz、920 MHz和2.4 GHz的工作频率下能够稳定输出1伏电压，灵敏度优于-18 dBm。

引言

在各种环境能源中，射频（RF）能源因其长距离传输能力和可控性而脱颖而出。无线射频能量采集（WRFEH）系统推动了自供电、低功耗电子设备的进步，例如自主无线传感器[1]、射频识别（RFID）标签[2]和植入式医疗设备[3]。然而，由于干扰和部署限制导致RF信号具有不可预测性和变化性，WRFEH系统的可靠性和适应性面临挑战。为实现高功率转换效率（PCE）并在广泛的RF信号功率范围内正常工作，对于应对这些挑战并扩展WRFEH应用至关重要[4]。此外，由于存在多种RF工作频率（例如用于物联网（IoT）设备的433 MHz ISM频段、用于RFID应用的920 MHz ISM频段以及用于短距离通信的2.4 GHz全球ISM频段），因此需要能够高效采集多个频段能量的创新架构。