手持无线设备在人们生活中起到越来越重要的作用，其电池续航力成为急需解决的重要问题。在手持设备中射频接收模块的功耗占据了较高的比例，因此实现超低功耗射频接收电路对降低总体功耗起到了关键作用。本项目在融合现有低功耗射频电路设计方法的基础上，提出基于返回式结构的超低功耗射频接收机架构，该结构放大射频信号并将该信号混频至中频，经滤波后重新馈通至射频放大器进行放大后输出。为保证电路稳定性，对混频输入和中频输出端分别使用高通和低通网络进行信号隔离。该方法使用单个电路同时实现射频和中频的放大，节约了硬件开支和功耗。鉴于传统电流复用结构所面临的电压裕度问题，本项目提出一种横向电流复用射频前端，在有效降低电流的同时避免了对电压裕度的消耗，并且保证了模块间隔离度和电路性能。在项目实施过程中，针对第一版返回式混频器对中频信号线性度不足的问题，提出了一种自重构跨导返回式混频器，该结构对射频信号和中频信号分别呈现开环特性和闭环特性，有效保证了中频线性度。此外，基于对无源变频开关的行为建模，本项目提出了跨导增强射频前端技术，该技术利用无源变频方式在跨导级输出端构造交流地，并在跨导级构造输入频率附近的正反馈环路，对等效跨导起到了倍增的效果。基于上述技术本项目设计了超低功耗射频接收机系统原型，并以流片的方式验证和完善了超低功耗收发系统的理论和方法。本项目共发表SCI论文16篇，其中IEEE期刊论文5篇，授权发明专利10项。 2100433B

低功耗是现代便携式无线通信系统所追求的重要目标之一，而射频收发系统的低功耗是实现无线通信系统低功耗的关键。近几年，低功耗乃至超低功耗射频收发电路理论和方法逐渐成为业界的研究热点。本课题创新性地提出一种集射频放大、混频与中频放大于一体，并具有动态功耗调节功能的电路结构（简称为返回式混频器）：该结构只需使用混频器的跨导级同时实现射频和中频的放大，节约了硬件开支，显著降低了功耗；采用高通和低通网络进行信号隔离保证了电路的稳定性。同时结合射频模块电流复用、模块整合与可重构滤波器技术，提出了一种射频收发结构，以实现系统的超低功耗。本课题的核心研究内容是建立一套超低功耗射频收发设计理论和方案，主要包括：建立和完善超低功耗射频收发系统结构和相关理论，指导具体电路设计，进行流片验证，以进一步完善超低功耗收发系统的理论和相关技术。

本课题主要针对未来纳米工艺条件下微瓦级片上系统芯片的若干关键技术瓶颈问题开展研究，致力于提出一套完整的微瓦级SoC设计方法学及其关键技术的系统解决途径。课题研究的关键技术包括微瓦级SoC体系结构、系统功耗优化方法，超低电压射频与模拟电路，超低功耗异步与绝热逻辑数字电路。最终课题将纳米级工艺节点上设计实现一款面向人体局域网应用的SoC芯片，对上述关键技术进行全面的测试验证。

随着工艺尺度的持续演进和健康监护、物联网等各类新型应用场景的不断涌现，发展超低功耗集成电路和SoC技术称为学术界和工业界的广泛共识。本项目围绕纳米工艺条件下微瓦级片上系统的若干技术瓶颈问题展开研究，提出了系统解决途径，形成了一套完整的微瓦级SoC设计方法。在低功耗、低电压的模拟、射频、数字电路，自供能技术，μW-SoC体系结构和芯片实现技术等方面取得了丰硕成果。提出了超低功耗SAR ADC的一系列电路技术，实现了一种参数可配置、功耗可变（6-10位0.5V-0.9V）的SAR ADC，为生物医电芯片的高效设计提供重要支撑。设计了双环反馈C类CMOS压控振荡器，实现了4.55 GHz到5.16 GHz的频率调谐范围，2.78mW的功耗和-192.8dB 的FOM值，解决了前端集成WBAN低功耗载波的科学问题。设计了三值绝热JKL触发器、三值低功耗多米诺JKL触发器、三值绝热多米诺T运算电路、三值绝热多米诺可逆计数器和三值绝热乘法器等新型绝热电路，为超低功耗逻辑电路的设计探索了新途径。提出了超低电压SRAM存储器的新电路、新结构，实现了0.39V供电电压下的稳定工作。提出了多种超低功耗的生物信号处理与压缩算法，通过降采样小波滤波和基于NLSPIHT（无链表多级树集合分裂）的1.5维数据压缩，大幅度提升信号处理与传输过程的能量效率。最后，基于高能效的体系结构实现了各项关键技术的系统集成，面向心电、脑电健康监护完成了μW-SoC芯片的流片测试。本项目执行了预期的各项研究计划，产出了大量高水平的学术论文和发明专利，所突破的各项关键技术对超低功耗集成电路与SoC芯片发展将发挥重要的推动作用。 2100433B

射频收发器传输广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。