本发明专利技术的面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端使用微波天线接收微波信号并接入基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器进行滤波，同时收集驻波能量，而后信号进入低噪声放大器并被放大后，进入振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，在实现混频的同时，收集了混频结构泄漏的本地振荡信号的能量，混频后的信号进入中频滤波器实现中频输出；以上被收集的两种能量由AC/DC转换模块转换成直流电压后储存于电池中，储存能量的电池与直流电源并联后，为有源电路供电。本发明专利技术能够收集驻波能量和泄漏能量，改善了电磁兼容环境，防止本地振荡信号自混频，降低了功耗，提高了系统的性能。
【技术实现步骤摘要】
面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端
本专利技术提出了一种面向物联网驻波能量和泄漏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
近年来，物联网成为国内热烈讨论和重点研究的问题之一，很多国家已经将物联网上升为国家战略的高度。作为物联网核心组件之一的接收机前端，因为诸多的缺点，被限制了应用和发展。比如微波接收机前端的收发组件具有很强的驻波电磁干扰，给电路处理带来比较麻烦；此外会有部分本地振荡信号经混频器件泄漏到低噪声放大器，继而被阻挡产生反射波，此反射波再次与本地振荡信号混频，则会在混频器的输出端产生直流信号，不仅会引起直流失调，还会增加直流功耗。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泄漏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
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端。接收机使用微波天线接收信号，接入基于固支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。滤波后的信号进入低噪声放大器放大，被放大的微波信号进入振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，在实现传统混频的同时，消除了本地振荡信号自混频产生的直流失调，并收集混频结构泄漏的本地振荡信号的能量，混频后的信号接中频滤波器，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泄漏能量收集的固支梁接收机前端。该面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端包括:微波天线、基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器、充电电池、低噪声放大器、振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器、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。基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器，是由LC可调带通滤波器、LC可调带阻滤波器10、LC可调带阻滤波器11、AC/DC转换模块一12-1、AC/DC转换模块二12-2、微波信号输入端口和微波信号输出端口构成。其中LC可调带阻滤波器10和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，LC可调带阻滤波器10和LC可调带阻滤波器11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AC/DC转换模块一12-1、AC/DC转换模块二12-2和AC/DC转换模块三19得到的直流电压能量储存在电池之中，同时与直流电源4并联，给有源电路实现自供电。低噪声放大器，放大输入的微波信号，输出接入振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器。振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，是由带通滤波器18、AC/DC转换模块三19和混频结构23所构成。混频结构23为三端口网络，分别连接信号输入端口21、本地振荡信号输入端口20和混频信号输出端口22，带通滤波器18的输入端与混频结构23的输入端相连接，本地振荡器7与混频结构23的本地振荡信号输入端口20相连，带通滤波器18的输出端接AC/DC转换模块三19，AC/DC转换模块三19与充电电池相连实现能量收集。其中带通滤波器18的中心频率与本地振荡信号的频率相同，可以将由本地振荡信号经过混频结构23泄漏的能量吸收，解决了泄漏的本地振荡信号自混频的问题，并收集了由本地振荡信号经混频结构泄漏的能量，而输入信号属于带通滤波器18的阻带频域，其频率处于带通滤波器18的通带以外，不会通过带通滤波器18，直接进入混频结构23。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泄漏能量收集的固支梁接收机前端中包含基于固支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固支梁的下拉驱动电压的大小，就可以调节滤波器的滤波，操作简单。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，LC可调带阻滤波器10和LC可调带阻滤波器11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泄漏能量收集的固支梁接收机前端包含振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器。所述的混频器在传统的混频结构前加了带通滤波器18，带通滤波器18的中心频率与本地振荡信号的频率相同，可以将由本地振荡信号经过混频结构泄漏的能量吸收，解决了泄漏的本地振荡信号自混频的问题，而输入信号属于带通滤波器18的阻带频域，其频率处于带通滤波器18的通带以外，不会通过带通滤波器18，直接进入混频结构23，此设计使得泄漏的能量被收集起来，最终储存在充电电池中，降低了直流功耗；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泄漏能量收集的固支梁接收机前端的原理框图。图2是基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器的结构框图。图3是LC可调带通滤波器和带通滤波器18的原理图。图4是LC可调带阻滤波器10和LC可调带阻滤波器11的原理图。图5是LC可调带通滤波器、LC可调带阻滤波器10和LC可调带阻滤波器11中的电容式固支梁的俯视图。图6是LC可调带通滤波器、LC可调带阻滤波器10和LC可调带阻滤波器11中的电容式固支梁的BB’面剖面图。图7是振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器的结构图。面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端的原理框图中包括：微波天线1，基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器2，充电电池3，直流电源4，低噪声放大器5，振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器6，本地振荡器7，中频滤波器8，中频输出9。基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器2由LC可调带通滤波器，LC可调带阻滤波器10，LC可调带阻滤波器11、AC/DC转换模块一12-1，AC/DC转换模块二12-2，微波信号输入端口，微波信号输出端口构成；LC可调带通滤波器11、带通滤波器18、LC可调带阻滤波器12-1和LC可调带阻滤波器12-2均由平面电感和电容式固支梁构成，电容式固支梁由第一段传输线13、第二段传输线14、金属pad16，第一下拉电极15、第二下拉电极17构成。振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器6由信号输入端口21，混频信号输出端口22，带通滤波器18，AC/DC转换模块三19，混频结构23和本地振荡信号输入端口20构成。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。本专利技术的面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端的具体实施方案如下：本专利技术提出面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端包括：微波天线1，基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器2，充电电池3，直流电源4，低噪声放大器5，振荡信号泄漏能量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于，包括微波天线(1)、基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)、充电电池(3)、直流电源(4)、低噪声放大器(5)、振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)、本地振荡器(7)、中频滤波器(8)和中频输出(9)；微波天线(1)连接到基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)的输入端，基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)输出端与低噪声放大器(5)的输入相连接，低噪声放大器(5)的输出连接振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)的信号输入端口(21)，本地振荡器(7)的输出端与振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)的本地振荡信号输入端口(20)相连，振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)的混频信号输出端口(22)与中频滤波器(8)输入端相连，中频滤波器的输出端得到微波接收机后端可处理的相对稳定的中频输出(9)；基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)和振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)分别连接充电电池(3)，充电电池(3)与直流电源(4)并联后，为低噪声放大器(5)，振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)和本地振荡器(7)提供能量并实现自供电；所述的基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)收集了驻波的能量并储存于充电电池(3)中，改善了电磁兼容环境；振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)收集了由本地振荡信号经过混频结构泄漏的能量并储存于充电电池(3)中，避免了本地振荡信号自混频，降低了直流功耗。...
【技术特征摘要】
1.一种面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于，包括微波天线(1)、基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)、充电电池(3)、直流电源(4)、低噪声放大器(5)、振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)、本地振荡器(7)、中频滤波器(8)和中频输出(9)；微波天线(1)连接到基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)的输入端，基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)输出端与低噪声放大器(5)的输入相连接，低噪声放大器(5)的输出连接振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)的信号输入端口(21)，本地振荡器(7)的输出端与振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)的本地振荡信号输入端口(20)相连，振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)的混频信号输出端口(22)与中频滤波器(8)输入端相连，中频滤波器的输出端得到微波接收机后端可处理的相对稳定的中频输出(9)；基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)和振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)分别连接充电电池(3)，充电电池(3)与直流电源(4)并联后，为低噪声放大器(5)，振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)和本地振荡器(7)提供能量并实现自供电；所述的基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)收集了驻波的能量并储存于充电电池(3)中，改善了电磁兼容环境；振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器(6)收集了由本地振荡信号经过混频结构泄漏的能量并储存于充电电池(3)中，避免了本地振荡信号自混频，降低了直流功耗。2.根据权利要求1所述的面向物联网驻波能量和泄漏能量收集的固支梁接收机前端，其特征在于基于固支梁的驻波能量收集可调滤波器(2)包括LC可调带通滤波器、LC可调带阻滤波器(10)、LC可调带阻滤波器(11)、AC/DC转换模块一(12-1)、AC/DC转换模块二(12-2)、微波信号输入端口和微波信号输出端口；所述的LC可调带通滤波器、LC可调带阻滤波器(10)、LC可调带阻滤波器(11)、AC/DC转换模块一(12-1)和AC/DC转换模块二(12-2)都为二端口网络；LC可调带通滤波器的输入端连接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LC可调带阻滤波器(11)输入端；LC可调带阻滤波器(10)的输出端连接AC/DC转换模块(12-1)的输入端，AC/DC转换模块一(12-1)的输出端连接充电电池(3)；LC可调带阻滤波器(11)的输出端连接AC/DC转换模块二(12-2)的输入端，AC/DC转换模块二(12-2...
【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
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