面向物联网的驻波和杂波能量收集的固支梁接收机前端制造技术

本发明专利技术公开了一种面向物联网的驻波和杂波能量收集的固支梁接收机前端，由微波天线、具有驻波能量收集的固支梁LNA、直流电源、充电电池和混频器、本地振荡器、LC带阻滤波器、AC/DC模块和中频滤波器构成，具有驻波能量收集的固支梁LNA由2个LC可调带阻滤波器、2个AC/DC转换模块、输入调谐网络、放大部分和输出调谐网络构成。通过调节LC带阻滤波器的电容的大小，从而调节LC带阻滤波器的阻带频域，使得具有驻波能量收集的固支梁LNA两端的驻波和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，用于接收机前端的供电。

Fixed beam receiver front-end for standing wave and clutter energy collection for Internet of things

The invention discloses a iot-oriented standing wave and clutter energy collected by the fixed beam receiver front-end, microwave antenna, with standing wave energy collection of clamped beam LNA, DC power supply, battery charging and mixer, local oscillator, LC bandstop filter, AC/DC module and intermediate frequency filter, with fixed beam LNA standing wave energy collection consists of 2 LC tunable bandstop filter, 2 AC/DC conversion module, input and output tuning network amplification and tuning network. The capacitance regulating LC bandstop filter size, thereby regulating the LC bandstop filter stopband frequency domain, which has a standing wave energy collection of clamped beam LNA at both ends of the standing wave and mixing system can not through the intermediate frequency filter clutter by LC bandstop filter, and then by the AC/ module of DC conversion, the rechargeable battery collection for power supply, receiver front-end.

【技术实现步骤摘要】
面向物联网的驻波和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驻波和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
物联网被视为继计算机、互联网和移动通信网络之后的第三次信息产业浪潮，因其广阔的行业应用前景而受到各国政府的重视。作为物联网的核心技术之一的微波接收机前端，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。然而传统的微波接收机前端具有的一些弊端限制了其在物联网中的应用，比如混频系统中，未通过中频滤波器的杂波会在系统中形成驻波以及LNA两端形成的驻波，都会对系统造成电磁干扰。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，使得面向物联网的驻波和杂波能量收集的固支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的驻波和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，微波信号经过具有驻波能量收集的固支梁LNA放大，最后接入具有杂波能量收集的固支梁混频系统，实现中频输出，并完成对接收机前端中的驻波和杂波的能量收集，收集的驻波和杂波的能量，实现了微波接收机前端的自供电，改善了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：一种面向物联网的驻波和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、直流电源、具有驻波能量收集的固支梁LNA、具有杂波能量收集的固支梁混频系统和充电电池构成，其中，具有杂波能量收集的固支梁混频系统由混频器、本地振荡器、一号LC带阻滤波器、一号AC/DC模块和中频滤波器构成；微波天线接受微波信号，由具有驻波能量收集的固支梁LNA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，混频器的输出端接中频滤波器输入端，同时也连接一号LC带阻滤波器的输入端，一号LC带阻滤波器级联一号AC/DC模块，一号AC/DC模块连接充电电池，充电电池连接直流电源，直流电源给具有驻波能量收集的固支梁LNA、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，其由第五平面电感、第六平面电感和第五电容式固支梁、第六电容式固支梁构成，其中，第五电容式固支梁的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第五平面电感，第五电容式固支梁的金属极板连接地，第五平面电感的另一端分别与第六平面电感、第六电容式固支梁相连，第六平面电感的另一端接地，第六电容式固支梁的另一端悬空，第六电容式固支梁的金属极板引线作为滤波器的输出端；所述一号LC带阻滤波器由第七平面电感、第八平面电感和第七电容式固支梁、第八电容式固支梁构成，其中，第八电容式固支梁的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第第八平面电感，第八电容式固支梁的金属极板连接地，第八平面电感的另一端分别与第七平面电感、第七电容式固支梁相连，第七平面电感的另一端接地，第七电容式固支梁的另一端悬空，第七电容式固支梁的金属极板引线作为滤波器的输出端。所述中频滤波器中，通过控制第五电容式固支梁和第六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C5、C6的大小从而调节LC带通滤波器的通带频域；构成中频滤波器的LC带通滤波器的通带为f5≤f≤f5，其中所述一号LC带阻滤波器中，通过控制第八电容式固支梁和第七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C8、C7的大小从而调节LC带阻滤波器的阻带频域；一号LC带阻滤波器的通带为f≤f7或f≥f8，其中其中，f5＝f7，f6＝f8。所述具有驻波能量收集的固支梁LNA的输入端由输入调谐网络的输入端连接二号LC可调带阻滤波器的输入端构成，输入调谐网络的输出端连接放大部分的输入端，放大部分的输出端接输出调谐网络的输入端，输出调谐网络的输出端连接三号LC可调带阻滤波器的输入端作为具有驻波能量收集的固支梁LNA的输出端；二号LC可调带阻滤波器的输出端连接二号AC/DC转换模块的输入端，二号AC/DC转换模块的输出端连接充电电池；三号LC可调带阻滤波器的输出端连接三号AC/DC转换模块的输入端，三号AC/DC转换模块的输出端也连接充电电池。所述输入调谐网络和输出调谐网络分别由一个LC带通滤波器构成，两个LC带通滤波器完全相同，每个LC带通滤波器由第一平面电感、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；构成输入调谐网络和输出调谐网络的LC带通滤波器的通带为f1≤f≤f2，其中所述二号LC带阻滤波器和三号LC带阻滤波器完全相同，每个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带阻滤波器中，通过控制第四电容式固支梁、第三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C4、C3的大小从而调节LC带阻滤波器的阻带频域；二号LC带阻滤波器和三号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、第五平面电感、第六平面电感、第七平面电感、第八平面电感的结构相同，每个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、第五电容式固支梁、第六电容式固支梁、第七电容式固支梁、第八电容式固支梁(K8)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驻波和杂波能量收集的固支梁接收机前端在传统的LNA结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向物联网的驻波和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)、直流电源(2)、具有驻波能量收集的固支梁LNA(3)、具有杂波能量收集的固支梁混频系统(4)和充电电池(9)构成，其中，具有杂波能量收集的固支梁混频系统(4)由混频器(5)、本地振荡器(6)、一号LC带阻滤波器(7)、一号AC/DC模块(8)和中频滤波器(10)构成；微波天线(1)接受微波信号，由具有驻波能量收集的固支梁LNA(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，同时也连接一号LC带阻滤波器(7)的输入端，一号LC带阻滤波器(7)级联一号AC/DC模块(8)，一号AC/DC模块(8)连接充电电池(9)，充电电池(9)连接直流电源(2)，直流电源(2)给具有驻波能量收集的固支梁LNA(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；该接收机前端收集了驻波和杂波的能量，实现了微波接收机前端的自供电，同时改善了电路的电磁兼容环境；所述中频滤波器(10)为LC带通滤波器，其由第五平面电感(L5)、第六平面电感(L6)和第五电容式固支梁(K5)、第六电容式固支梁(K6)构成，其中，第五电容式固支梁(K5)的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第五平面电感(L5)，第五电容式固支梁(K5)的金属极板连接地，第五平面电感(L5)的另一端分别与第六平面电感(L6)、第六电容式固支梁(K6)相连，第六平面电感(L6)的另一端接地，第六电容式固支梁(K6)的另一端悬空，第六电容式固支梁(K6)的金属极板引线作为滤波器的输出端；所述一号LC带阻滤波器(7)由第七平面电感(L7)、第八平面电感(L8)和第七电容式固支梁(K7)、第八电容式固支梁(K8)构成，其中，第八电容式固支梁(K8)的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第第八平面电感(L8)，第八电容式固支梁(K8)的金属极板连接地，第八平面电感(L8)的另一端分别与第七平面电感(L7)、第七电容式固支梁(K7)相连，第七平面电感(L7)的另一端接地，第七电容式固支梁(K7)的另一端悬空，第七电容式固支梁(K7)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驻波和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)、直流电源(2)、具有驻波能量收集的固支梁LNA(3)、具有杂波能量收集的固支梁混频系统(4)和充电电池(9)构成，其中，具有杂波能量收集的固支梁混频系统(4)由混频器(5)、本地振荡器(6)、一号LC带阻滤波器(7)、一号AC/DC模块(8)和中频滤波器(10)构成；微波天线(1)接受微波信号，由具有驻波能量收集的固支梁LNA(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，同时也连接一号LC带阻滤波器(7)的输入端，一号LC带阻滤波器(7)级联一号AC/DC模块(8)，一号AC/DC模块(8)连接充电电池(9)，充电电池(9)连接直流电源(2)，直流电源(2)给具有驻波能量收集的固支梁LNA(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；该接收机前端收集了驻波和杂波的能量，实现了微波接收机前端的自供电，同时改善了电路的电磁兼容环境；所述中频滤波器(10)为LC带通滤波器，其由第五平面电感(L5)、第六平面电感(L6)和第五电容式固支梁(K5)、第六电容式固支梁(K6)构成，其中，第五电容式固支梁(K5)的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第五平面电感(L5)，第五电容式固支梁(K5)的金属极板连接地，第五平面电感(L5)的另一端分别与第六平面电感(L6)、第六电容式固支梁(K6)相连，第六平面电感(L6)的另一端接地，第六电容式固支梁(K6)的另一端悬空，第六电容式固支梁(K6)的金属极板引线作为滤波器的输出端；所述一号LC带阻滤波器(7)由第七平面电感(L7)、第八平面电感(L8)和第七电容式固支梁(K7)、第八电容式固支梁(K8)构成，其中，第八电容式固支梁(K8)的一端作为微波信号输入端口，另一端连接第第八平面电感(L8)，第八电容式固支梁(K8)的金属极板连接地，第八平面电感(L8)的另一端分别与第七平面电感(L7)、第七电容式固支梁(K7)相连，第七平面电感(L7)的另一端接地，第七电容式固支梁(K7)的另一端悬空，第七电容式固支梁(K7)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驻波和杂波能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于：所述中频滤波器(10)中，通过控制第五电容式固支梁(K5)和第六电容式固支梁(K6)的下拉驱动电极上的下拉驱动电压能够调节接入的电容C5、C6的大小从而调节LC带通滤波器的通带频域；构成中频滤波器(10)的LC带通滤波器的通带为f5≤f≤f5，其中所述一号LC带阻滤波器(7)中，通过控制第八电容式固支梁(K8)和第七电容式固支梁(K7)的下拉驱动电极上的下拉驱动电压能够调节接入的电容C8、C7的大小从而调节LC带阻滤波器的阻带频域；一号LC带阻滤波器(7)的通带为f≤f7或f≥f8，其中其中，f5＝f7，f6＝f8。3.根据权利要求1所述的面向物联网的驻波和杂波能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于：所述具有驻波能量收集的固支梁LNA(3)的输入端由输入调谐网络(13)的输入端连接二号LC可调带阻滤波器(11)的输入端构成，输入调谐网络(13)的输出端连接放大部分(14)的输入端，放大部分(14)的输出端接输出调谐网络(15)的输入端，输出调谐网络(15)的输出端连接三号LC可调带阻滤波器(16)的输入端作为具有驻波能量收集的固支梁LNA(3)的输出端；二号LC可调带阻滤波器(11)的输出端连接二号AC/DC转换模块(12)的输入端，二号AC/DC转换模块的输出端(12)连接充电电池(9)；三号LC可调带阻滤波器(16)的输出端连接三号AC/DC转换模块(17)的输入端，三号AC/DC转换模块(17)的输出端也连接充电电池(9)。4.根据权利要求3所述的面向物联网的驻波和杂波能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于：所述输入调谐网络(13)和输出调谐网络(15)分别由一个LC带通滤波器构成，两个LC带通滤波器完全相同，每个LC带通滤波器由...

【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