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首页> 外文期刊>IEEE Journal of Solid-State Circuits >A 10 mm(3) Inductive Coupling Radio for Syringe-Implantable Smart Sensor Nodes
【24h】

A 10 mm(3) Inductive Coupling Radio for Syringe-Implantable Smart Sensor Nodes

机译：用于注射器植入式智能传感器节点的 10 mm（3） 电感耦合无线电

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We present a near-field radio system for a millimeter-scale wireless smart sensor node that is implantable through a 14-gauge syringe needle. The proposed system integrates a radio system on chip and a magnetic antenna on a glass substrate within a total dimension of 1 x 1 x 10 mm(3). We demonstrate energy-efficient active near-field wireless communication between the millimeter-scale sensor node and a base station device through an RF energy-absorbing tissue. The wireless transceiver, digital baseband controller, wakeup controller, on-chip baseband timer, sleep timer, and MBUS controller are all integrated on the SoC to form a millimeter-scale sensor node, together with a 1 x 8 mm(2) magnetic antenna fabricated with a 1.5-mu m-thickness gold on a 100 mu m-thickness glass substrate. An asymmetric link is established pairing the sensor antenna with a codesigned 11x11 cm(2) base station antenna to achieve a link distance of up to 50 cm for sensor transmission and 20 cm for sensor reception. The transmitter consumes a 43.5 mu W average power at 2 kb/s, while the receiver power consumption is 36 mu W with a -54 dBm sensitivity at 100 kb/s. When powered by a 1x2.2 mm(2) thin-film battery (2 mu Ah, 4.1 V), the designed system has a two week expected lifetime without battery recharging when the system wakes up and transmits and receives 16 b data every 10 min.
机译：我们提出了一种用于毫米级无线智能传感器节点的近场无线电系统，该系统可通过 14 号注射器针头植入。所提出的系统在总尺寸为 1 x 1 x 10 mm（3） 的玻璃基板上集成了片上无线电系统和磁性天线。我们演示了毫米级传感器节点和基站设备之间通过射频能量吸收组织进行节能的有源近场无线通信。无线收发器、数字基带控制器、唤醒控制器、片上基带定时器、睡眠定时器和 MBUS 控制器都集成在 SoC 上，形成一个毫米级传感器节点，以及一个 1 x 8 mm（2） 磁性天线，该天线在 100 μ m 厚的玻璃基板上用 1.5 μ m 厚的金制成。建立非对称链路，将传感器天线与共同设计的 11x11 cm（2） 基站天线配对，以实现长达 50 cm 的传感器传输链路距离和 20 cm 的传感器接收链路距离。发射机在2 kb/s时的平均功耗为43.5 μ W，而接收器功耗为36 mu W，在100 kb/s时灵敏度为-54 dBm。当由 1x2.2 mm（2） 薄膜电池（2 μ Ah，4.1 V）供电时，当系统唤醒并每 10 分钟发送和接收 16 b 数据时，所设计的系统具有两周的预期寿命，无需电池充电。

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