摘要：
无电池标签为物联网（IoT）中的无线连接提供了一种节能的解决方案。这种基于反向散射（backscatter）的通信方式与蓝牙低功耗（BLE）等广泛应用的协议兼容，由于能够无缝集成到现有基础设施中，因此显著降低了硬件成本。然而，现有的无电池BLE标签存在三个主要缺点：1) 标签与接入点（AP）之间的上行通信距离在-10dBm的入射功率下仅限于97米，对于某些户外场景来说距离不够远；2) 目前的AP到标签（下行）通信数据速率最高仅为1Mbps，通信距离不超过4米，无法实现远程标签配置；3> 标签之间的通信尚未实现无电池方式，因此无法构建被动式的物联网网络。在这项研究中，我们开发了一种集成的双向被动BLE芯片，该芯片支持标签与平板电脑/智能手机、平板电脑/智能手机之间的通信以及标签之间的通信，且无需电池供电。该芯片采用65纳米CMOS工艺制造。我们提出了一种全数字中频（IF）成形技术，将标签与平板电脑/智能手机之间的上行通信距离扩展至160米，功耗仅为7.16微瓦（μW），入射功率为-10dBm。此外，我们还提出了一种基于2n阶互调（IM2）的电荷域GFSK解调技术，实现了1Mbps的数据速率和12米的下行通信距离，功耗仅为6.8微瓦（μW），从而实现了完全无电池供电的平板电脑/智能手机到标签以及标签之间的通信。因此，这种双向被动BLE芯片为未来的无电池物联网网格网络提供了潜在的解决方案。
