本发明专利技术公开了一种面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端，由微波天线、滤波器、低噪声放大器、直流电源和具有杂波能量收集的混频系统构成，具有杂波能量收集的混频系统由混频器、本地振荡器、LC带阻滤波器、AC/DC模块、充电电池和中频滤波器所构成。其中，LC带阻滤波器有两个平面电感和两个电容式固支梁，通过控制LC带阻滤波器的电容式固支梁的下拉驱动电压来调节接入滤波网络的电容的大小，从而调节LC带阻滤波器的阻带频域，使得混频系统中无法通过中频滤波器的杂波可以通过LC带阻滤波器，进而被AC/DC模块转换，由充电电池收集，可用于接收机前端的供电。实现了杂波能量的收集，改善了接收机电路的电磁兼容环境。
【技术实现步骤摘要】
面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端
本专利技术提出了面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端，属于微电子机械系统(MEMS)的
技术介绍
物联网的提出以及发展，推动了整个通信行业中各种技术的更新升级，为我国带来了新的机遇和挑战，而作为物联网的核心技术之一的微波接收机前端，其性能不能满足发展要求而成为新的难题，这严重阻碍了物联网的发展。混频系统是接收机前端中的重要组成部分，传统的混频系统是由混频器、本地振荡器、中频滤波器组成，主要用来实现频率变换。在混频系统中，未通过中频滤波器的杂波会在系统中形成驻波，从而对系统造成电磁干扰。因此，解决混频系统中杂波影响的接收机前端是促进物联网发展的有意义的新课题。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端，本专利技术的接收机前端使用微波天线接受微波信号，微波信号经过滤波器后由LNA放大，最后接入具有杂波能量收集的混频系统，实现中频输出，并完成对混频系统中的杂波能量收集，并利用AC/DC转换模块转换成直流信号，存储在充电电池中，用于接收机的自供电，在实现能量收集的同时，也改善了接收机电路的电磁兼容环境。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端，该接收机前端由微波天线、滤波器、低噪声放大器、直流电源、混频器、本地振荡器、LC带阻滤波器、AC/DC模块、充电电池和中频滤波器构成；其中，微波天线接受微波信号，经过滤波器滤波后由低噪声放大器放大，放大信号从混频器的输入端接入，混频器与本地振荡器相连，混频器的输端接中频滤波器输入端，同时也连接LC带阻滤波器的输入端，LC带阻滤波器级联AC/DC模块，AC/DC模块连接充电电池，充电电池连接直流电源，直流电源给低噪声放大器、混频器、本地振荡器供电，中频滤波器的输出端输出中频信号；所述中频滤波器为LC带通滤波器，其由第一平面电感、第二平面电感和第一电容式固支梁、第二电容式固支梁构成，其中，第一电容式固支梁的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第一平面电感，第一电容式固支梁的金属极板连接地，第一平面电感的另一端分别与第二平面电感、第二电容式固支梁相连，第二平面电感的另一端接地，第二电容式固支梁的另一端悬空，第二电容式固支梁的金属极板引线作为滤波器的输出端；所述LC带阻滤波器由第三平面电感、第四平面电感和第三电容式固支梁、第四电容式固支梁构成，其中，第四电容式固支梁的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第四平面电感，第四电容式固支梁的金属极板连接地，第四平面电感的另一端分别与第三平面电感、第三电容式固支梁相连，第三平面电感的另一端接地，第三电容式固支梁的另一端悬空，第三电容式固支梁的金属极板引线作为滤波器的输出端。所述LC带通滤波器中，通过控制第一电容式固支梁和第二电容式固支梁的下拉驱动电极上的下拉驱动电压能够调节接入的电容C1、C2的大小从而调节LC带通滤波器的通带频域；LC带通滤波器的通带为f1≤f≤f2，其中所述LC带阻滤波器中，通过控制第三电容式固支梁和第四电容式固支梁的下拉驱动电极上的下拉驱动电压能够调节接入的电容C3、C4的大小从而调节LC带阻滤波器的阻带频域与中频滤波器的通带频域相同；LC带阻滤波器的通带为f≤f3或f≥f4，其中其中，f1＝f3，f2＝f4。所述第一平面电感、第二平面电感、第三平面电感、第四平面电感的结构相同，均设置在高阻硅衬底上，平面电感包括设置于高阻硅衬底上表面两端的第一段传输线、第二段传输线，以及电感线圈，电感线圈通过第一连接支撑柱、第二连接支撑柱分别与第一段传输线、第二段传输线连接并悬空在位于第一段传输线上的氮化硅介质层和第二段传输线之上。所述第一电容式固支梁、第二电容式固支梁、第三电容式固支梁、第四电容式固支梁的结构相同，均设置在高阻硅衬底上，电容式固支梁包括设置在高阻硅衬底上表面两端的第三段传输线和第四段传输线，第三段传输线设上有第一锚区，第四段传输线上设有第二锚区，第一锚区和第二锚区之间架设有固支梁，固支梁的下方设有一个金属极板，且固支梁悬空在金属极板上方，金属极板的两端设置有固支梁的两个下拉电极，分别为第一下拉电极和第二下拉电极。所述金属极板上设有第一氮化硅绝缘介质层。所述第一下拉电极上设有第二氮化硅绝缘介质层，第二下拉电极上设有第三氮化硅绝缘介质层。所述高阻硅衬底是以硅为衬底，在硅衬底上氧化一层SiO2层。有益效果：在本专利技术的面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端采用了具有杂波能量收集作用的混频系统，在传统的混频系统中的混频器和中频滤波器间并联连接LC带阻滤波器，将那些经过混频器后未能通过中频滤波器的杂波由LC带阻滤波器滤出，并由后级的AC/DC模块转化为直流信号给充电电池充电，用于接收机前端的供电，在滤除混频系统中杂波的同时，对杂波的能量进行了收集，实现了微波接收机前端的自供电，也改善了电路的电磁兼容环境，具有较高的潜在利用价值。附图说明图1为本专利技术的面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端的结构图；图2为本专利技术中构成中频滤波器的LC带通滤波器的原理图；图3为本专利技术中构成中频滤波器的LC带通滤波器的等效电路图；图4为本专利技术中LC带阻滤波器的原理图；图5为本专利技术中LC带阻滤波器的等效电路图；图6为平面电感的俯视图；图7为平面电感的AA’面剖面图；图8为电容式固支梁的俯视图；图9为电容式固支梁的BB’面剖面图。图中包括：1-微波天线，2-滤波器，3-低噪声放大器，4-直流电源，5-混频器，6-本地振荡器，7-LC带阻滤波器，8-AC/DC模块，9-充电电池，10-中频滤波器，L1-第一平面电感，L2-第二平面电感，K1-第一电容式固支梁，K2-第二电容式固支梁，L3-第三平面电感，L4-第四平面电感，K3-第三电容式固支梁，K4-第四电容式固支梁，11-硅衬底，12-SiO2层，13-第一段传输线，14-第二段传输线，15-电感线圈，16-第一连接支撑柱，17-第二连接支撑柱，18-氮化硅介质层，19-第三段传输线，20-第四段传输线，21-第一锚区，22-第二锚区，23-固支梁，24-金属极板，25-第一氮化硅介质层，26-第一下拉电极、27-第二氮化硅介质层，28-第二下拉电极，29-第三氮化硅介质层。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示为本专利技术的面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端，该接收机前端由微波天线1、滤波器2、低噪声放大器3、直流电源4和具有杂波能量收集的固支梁混频系统构成，具有杂波能量收集的固支梁混频系统由混频器5、本地振荡器6、LC带阻滤波器7、AC/DC模块8、充电电池9和中频滤波器10构成；其中，微波天线1接受微波信号，经过滤波器2滤波后由低噪声放大器3放大，放大信号从混频器5的输入端接入，混频器5与本地振荡器6相连，混频器5的输出端接中频滤波器10输入端，同时也连接LC带阻滤波器7的输入端，LC带阻滤波器7级联AC/DC模块8，AC/DC模块8连接充电电池9，充电电池9连接直流电源4，直流电源4给低噪声放大器3、混频器5、本地振荡器6供电，中频滤波器10的输出端输出中频信号。如图2和3，中频滤波器10为LC带本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于：该接收机前端由微波天线(1)、滤波器(2)、低噪声放大器(3)、直流电源(4)、混频器(5)、本地振荡器(6)、LC带阻滤波器(7)、AC/DC模块(8)、充电电池(9)和中频滤波器(10)构成；其中，微波天线(1)接受微波信号，经过滤波器(2)滤波后由低噪声放大器(3)放大，放大信号从混频器(5)的输入端接入，混频器(5)与本地振荡器(6)相连，混频器(5)的输出端接中频滤波器(10)输入端，同时也连接LC带阻滤波器(7)的输入端，LC带阻滤波器(7)级联AC/DC模块(8)，AC/DC模块(8)连接充电电池(9)，充电电池(9)连接直流电源(4)，直流电源(4)给低噪声放大器(3)、混频器(5)、本地振荡器(6)供电，中频滤波器(10)的输出端输出中频信号；实现了杂波能量的收集，改善了电磁兼容环境；所述中频滤波器(10)为LC带通滤波器，其由第一平面电感(L1)、第二平面电感(L2)和第一电容式固支梁(K1)、第二电容式固支梁(K2)构成，其中，第一电容式固支梁(K1)的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第一平面电感(L1)，第一电容式固支梁(K1)的金属极板连接地，第一平面电感(L1)的另一端分别与第二平面电感(L2)、第二电容式固支梁(K2)相连，第二平面电感(L2)的另一端接地，第二电容式固支梁(K2)的另一端悬空，第二电容式固支梁(K2)的金属极板引线作为滤波器的输出端；所述LC带阻滤波器(7)由第三平面电感(L3)、第四平面电感(L4)和第三电容式固支梁(K3)、第四电容式固支梁(K4)构成，其中，第四电容式固支梁(K4)的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第四平面电感(L4)，第四电容式固支梁(K4)的金属极板连接地，第四平面电感(L4)的另一端分别与第三平面电感(L3)、第三电容式固支梁(K3)相连，第三平面电感(L3)的另一端接地，第三电容式固支梁(K3)的另一端悬空，第三电容式固支梁(K3)的金属极板引线作为滤波器的输出端。...
【技术特征摘要】
1.一种面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于：该接收机前端由微波天线(1)、滤波器(2)、低噪声放大器(3)、直流电源(4)、混频器(5)、本地振荡器(6)、LC带阻滤波器(7)、AC/DC模块(8)、充电电池(9)和中频滤波器(10)构成；其中，微波天线(1)接受微波信号，经过滤波器(2)滤波后由低噪声放大器(3)放大，放大信号从混频器(5)的输入端接入，混频器(5)与本地振荡器(6)相连，混频器(5)的输出端接中频滤波器(10)输入端，同时也连接LC带阻滤波器(7)的输入端，LC带阻滤波器(7)级联AC/DC模块(8)，AC/DC模块(8)连接充电电池(9)，充电电池(9)连接直流电源(4)，直流电源(4)给低噪声放大器(3)、混频器(5)、本地振荡器(6)供电，中频滤波器(10)的输出端输出中频信号；实现了杂波能量的收集，改善了电磁兼容环境；所述中频滤波器(10)为LC带通滤波器，其由第一平面电感(L1)、第二平面电感(L2)和第一电容式固支梁(K1)、第二电容式固支梁(K2)构成，其中，第一电容式固支梁(K1)的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第一平面电感(L1)，第一电容式固支梁(K1)的金属极板连接地，第一平面电感(L1)的另一端分别与第二平面电感(L2)、第二电容式固支梁(K2)相连，第二平面电感(L2)的另一端接地，第二电容式固支梁(K2)的另一端悬空，第二电容式固支梁(K2)的金属极板引线作为滤波器的输出端；所述LC带阻滤波器(7)由第三平面电感(L3)、第四平面电感(L4)和第三电容式固支梁(K3)、第四电容式固支梁(K4)构成，其中，第四电容式固支梁(K4)的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第四平面电感(L4)，第四电容式固支梁(K4)的金属极板连接地，第四平面电感(L4)的另一端分别与第三平面电感(L3)、第三电容式固支梁(K3)相连，第三平面电感(L3)的另一端接地，第三电容式固支梁(K3)的另一端悬空，第三电容式固支梁(K3)的金属极板引线作为滤波器的输出端。2.根据权利要求1所述的面向物联网的杂波能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于：所述LC带通滤波器中，通过控制第一电容式固支梁(K1)和第二电容式固支梁(K2)的下拉驱动电极上的下拉驱动电压能够调节接入的电容C1、C2的大小从而调节LC带通滤波器的通...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，陈晨，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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