面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端制造技术

本发明专利技术的面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端使用微波天线接收微波信号，接收到的信号接入基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器进行滤波，同时实现驻波能量收集，并将能量储存于电池之中。而后信号进入自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器，多余能量被再次收集于电池之中，并实现恒幅输出。自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器输出的恒定功率信号进入低噪声放大器并被放大后，依次进入带有本地振荡器的混频器、中频滤波器实现中频输出。储存能量的电池与直流电源并联后，为有源电路供电。这种结构能够收集驻波能量和多余的能量，改善了电磁兼容环境，保护了低噪声放大器，提高了系统的稳定性。

The front end of the cantilever beam receiver for the collection of the standing wave energy and excess energy of the Internet of things

The present invention iot-oriented standing wave energy and cantilever beam excess energy collection receiver using microwave antenna receiving microwave signal, signal received access energy standing wave of the cantilever beam collection adjustable filter based on simultaneous standing wave energy collection, and the energy stored in the battery. Then the signal enters the cantilever beam constant amplitude device, which is collected from the self detected excess energy, and the excess energy is again collected in the battery, and the constant amplitude output is realized. The self detection of the redundant energy collects the constant power output of the cantilever beam constant amplitude amplifier and enters the LNA and amplifies it, then enters the mixer with the local oscillator and the IF filter in order to achieve the IF output. After the battery is in parallel with the DC power supply, the battery is powered by the active circuit. This structure can collect the standing wave energy and superfluous energy, improve the EMC environment, protect the low noise amplifier, and improve the stability of the system.

【技术实现步骤摘要】
面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端
本专利技术提出了一种面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端，属于微电子机械系统(MEMS)的

技术介绍
微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信，利用微波进行通信具有容量大、质量好的特点，而微波接收机前端是微波通信的重要组成部分。传统的微波接收机前端一般包括微波天线、微波滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器和中频滤波器。近年来，随着物联网技术的发展，微波接收机在物联网中的应用越来越多，传统的微波接收机具有的系统不稳定，低噪声放大器易损坏，较大的功耗以及内部具有很强的驻波电磁干扰的问题越来越突出，这对微波接收机前端的性能提出了新的要求。近年来，随着MEMS技术的快速发展，并对MEMS能量收集技术和MEMS滤波器技术进行了深入的研究，使得面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端具有实现的可能。
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驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端。接收机使用微波天线接收信号，接入基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器进行滤波，同时达到驻波能量收集，减少驻波电磁干扰的目的。滤波后的信号进入自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器，再次收集多余能量，并通过自检测实现输出信号恒定，同时无需改变后端低噪声放大器的直流偏置点，使得低噪声放大器中不再需要复杂的AGC模块,提高了低噪声放大器的线性度，在微波天线突发性接收到超大的微波信号时，能有效地起到保护低噪声放大器的作用。自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器输出恒定的微波信号进入低噪声放大器放大后，依次进入混频器、中频滤波器，最终实现中频输出。以上被收集的两种能量同时由AC/DC转换模块转换成直流电压后储存于充电电池中，充电电池与直流电源并联后与有源电路相连，实现有源电路的自供电。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端。该面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端包括:微波天线、基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器、充电电池、自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器、中频滤波器、直流电源。微波天线，用来接收微波信号。基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器，是由LC可调带通滤波器、第一LC可调带阻滤波器、第二LC可调带阻滤波器、第一AC/DC转换模块、第二AC/DC转换模块、微波信号输入端口和微波信号输出端口构成。其中第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器结构完全一样，其阻带的频域与LC带通滤波器通带的频域相同，形成互补，第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器的通带频域与驻波信号的频域相同，可以收集LC可调带通滤波器两端的驻波能量，并且能够实现滤波器滤波频段可调。充电电池，将基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器的第一AC/DC转换模块、第二AC/DC转换模块、自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器的第三AC/DC转换模块和第四AC/DC转换模块得到的直流电压能量储存在电池之中，同时与直流电源并联，给有源电路实现自供电。自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器，是由4个共面波导结构、2个悬臂梁和4个极板所构成。主信号线的输入端与地线构成CPW作为信号输入端，第一悬臂梁分别跨在CPW的两个地线上与信号线间悬空，CPW的信号线和地线之间有两个极板分别位于两个第一悬臂梁下面，形成电容式传感器结构；主信号线中部，第二对悬臂梁分别与第一锚区和第二锚区形成悬臂梁悬于信号线上方，形成耦合电容结构，两个第二悬臂梁的第一锚区和第二锚区与地线构成两个支路的传输线CPW，两个锚区分别作为耦合支路的信号线，第二悬臂梁下方锚区和主信号线之间分别有两个下拉极板，第一锚区和第二锚区与地线构成的CPW分别接第三AC/DC转换模块和第四AC/DC转换模块，收集多余的微波能量；主信号线的输出端与地线构成CPW作为信号输出端。自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器把输入的微波信号处理成固定幅度的信号输出，有效的保护了后级电路，同时无需改变后端低噪声放大器的直流偏置点，使得低噪声放大器中不再需要复杂的AGC模块,提高了低噪声放大器的线性度。低噪声放大器，放大自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器输出的稳定的微波信号，并接入混频器。混频器，通过与本地振荡器混频，将微波信号变换为中频微波信号。本地振荡器，产生本地振荡信号。中频滤波器，滤波后输出中频信号。有益效果:本专利技术相对于现有的微波接收机具有以下优点：1.本专利技术的面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端中包含基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器。所述的滤波器只需要简单的控制电容式悬臂梁的下拉驱动电压的大小，就可以调节滤波器的滤波，不仅操作简单，而且效果明显。此外，本专利技术中的两个结构完全一样的LC可调带阻滤波器阻带的频域与LC带通滤波器通带的频域相同，形成互补，LC可调带通滤波器的通带频段外的微波信号在其两端形成驻波，第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器的通带频段与驻波信号频段相同，可以收集LC可调带通滤波器两端的驻波，并利用AC/DC转换模块转换成直流电压，最终存储在充电电池中，在滤波的同时，也改善了电路的电磁兼容环境。2.本专利技术的面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端包含自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器。所述的恒幅器只需要在外加直流电压驱动下，控制悬臂梁对不同输入功率信号的耦合程度，即可保证输出恒定幅度的信号，同时耦合的信号被AC/DC模块转换为直流电压，最终存储在充电电池中。当微波天线接收到超大的信号时，恒幅器把输入的微波信号处理成固定幅度的信号输出，有效的保护了后级低噪声放大器电路，提高了微波接收机前端的抗烧毁水平，此外，无需改变后端低噪声放大器的直流偏置点，使得低噪声放大器中不再需要复杂的AGC模块，提高了低噪声放大器的线性度。3.充电电池与直流电源并联，给有源电路实现自供电。附图说明:图1为本专利技术的面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端的原理框图。图2是基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器的结构框图。图3是LC可调带通滤波器的原理图。图4是第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器的原理图。图5是LC可调带通滤波器、第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器中的电容式悬臂梁的俯视图。图6是LC可调带通滤波器、第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器中的电容式悬臂梁的BB’面剖面图。图7为自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器的俯视图。图8为自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器AA’方向的剖面图。图9为自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器BB’方向的剖面图。面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端的原理框图中包括：微波天线1，基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器2，充电电池3，自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器4，低噪声放大器5，混频器6，本地振荡器7，中频滤波器8，中频输出9，直流电源32；基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器2由LC可调带通滤波器，第一LC可调带阻滤波器10，第二LC可调带阻滤波器11，第一AC/DC转换模块12-1，第二AC/DC转换模块12-2，微波信号输入端口，微波信本文档来自技高网...

【技术保护点】
面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端，其特征在于，由微波天线(1)、基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)、充电电池(3)、自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)、低噪声放大器(5)、混频器(6)、本地振荡器(7)、中频滤波器(8)、中频输出(9)构成和直流电源(32)构成；具体结构的连接关系如下：微波天线(1)连接到基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)的输入端，基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)输出端与自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的输入端相连接，自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的输出与低噪声放大器(5)的输入相连接，低噪声放大器(5)的输出后级依次连接具有本地振荡器(7)的混频器(6)、中频滤波器(8)，最后得到微波接收机后端可处理的相对稳定的中频信号(9)；基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)的AC/DC转换模块以及自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的AC/DC转换模块分别连接充电电池(3)，充电电池(3)与直流电源(32)并联后，为低噪声放大器(5)，混频器(6)和本地振荡器(7)提供能量并实现自供电；所述的基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)收集驻波的能量并储存于充电电池(3)中，改善了电磁兼容环境；自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)收集多余能量并储存于充电电池(3)中，有效的保护了后级的低噪声放大器(5)，使得低噪声放大器(5)中不再需要复杂的AGC模块，提高了低噪声放大器(5)的线性度。...

【技术特征摘要】
1.面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端，其特征在于，由微波天线(1)、基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)、充电电池(3)、自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)、低噪声放大器(5)、混频器(6)、本地振荡器(7)、中频滤波器(8)、中频输出(9)构成和直流电源(32)构成；具体结构的连接关系如下：微波天线(1)连接到基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)的输入端，基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)输出端与自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的输入端相连接，自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的输出与低噪声放大器(5)的输入相连接，低噪声放大器(5)的输出后级依次连接具有本地振荡器(7)的混频器(6)、中频滤波器(8)，最后得到微波接收机后端可处理的相对稳定的中频信号(9)；基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)的AC/DC转换模块以及自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的AC/DC转换模块分别连接充电电池(3)，充电电池(3)与直流电源(32)并联后，为低噪声放大器(5)，混频器(6)和本地振荡器(7)提供能量并实现自供电；所述的基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)收集驻波的能量并储存于充电电池(3)中，改善了电磁兼容环境；自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)收集多余能量并储存于充电电池(3)中，有效的保护了后级的低噪声放大器(5)，使得低噪声放大器(5)中不再需要复杂的AGC模块，提高了低噪声放大器(5)的线性度。2.根据权利要求1所述的面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端，其特征在于，基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器是由LC可调带通滤波器、第一LC可调带阻滤波器(10)、第二LC可调带阻滤波器(11)、第一AC/DC转换模块(12-1)、第二AC/DC转换模块(12-2)、微波信号输入端口和微波信号输出端口构成；所述的LC可调带通滤波器、第一LC可调带阻滤波器(10)、第二LC可调带阻滤波器(11)、第一AC/DC转换模块(12-1)和第二AC/DC转换模块(12-2)都为二端口网络；LC可调带通滤波器的输入端连接第一LC可调带阻滤波器(10)输入端；LC可调带通滤波器的输出端连接第二LC可调带阻滤波器(11)输入端；第一LC可调带阻滤波器(10)的输出端连接第一AC/DC转换模块(12-1)的输入端，第一AC/DC转换模块(12-1)的输出端连接充电电池(3)；第二LC可调带阻滤波器(11)的输出端连接第二AC/DC转换模块(12-2)的输入端，第二AC/DC转换模块(12-2)的输出端也连接充电电池(3)；所述的基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器的微波信号从LC可调带通滤波器和第一LC可调带阻滤波器(10)之间的微波信号输入端口输入，从LC可调带通滤波器和第二LC可调带阻滤波器(11)之间的微波信号输出端口输出；所述的第一LC可调带阻滤波器(10)和第二LC可调带阻滤波器(11)结构完全一样，其阻带的频域与LC带通滤波器通带的频域相同，形成互补，以收集LC可调带通滤波器两端的驻波能量。3.根据权利要求2所述的基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器，其特征在于，所述的LC可调带通滤波器和LC可调带阻滤波器包括电容式悬臂梁；当传输线(14)作为电容的上极板并作为微波信号输出端口，传输线(15)作为下极板并连...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，李成林，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32