面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器制造技术

本发明专利技术公开了一种面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，由带通滤波器、AC/DC模块、充电电池、中频滤波器和混频结构所构成。其中带通滤波器是基于Si衬底制作，一共有两个平面电感L1、L2和两个电容式固支梁K1、K2，通过简单的控制带通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，从而调节滤波器的通带频域，使得接收信号不能通过该滤波器，而由混频结构泄漏过来的振荡信号可通过滤波器，进而被AC/DC模块转换为直流并由充电电池收集。通过这些结构简单高效地实现了振荡信号泄漏能量的收集，防止了振荡信号的自混频，降低了直流功耗。

Solid supported beam mixer for leaking energy collection of oscillating signal for Internet of things

The invention discloses a fixed beam mixer for oscillating signal leakage energy collection for the Internet of things, which is composed of a band pass filter, a AC/DC module, a rechargeable battery, an intermediate frequency filter and a mixer structure. The band-pass filter is fabricated based on Si substrate, a total of two L1, L2 planar inductor and two capacitor clamped beam K1 and K2, through a simple control with a capacitive filter clamped beam drop driving voltage capacitance to adjust the size of the filter access network, thereby regulating filter. With the frequency domain, so that the received signal can pass through the filter, and the oscillation signal leakage by mixing structure can come through the filter, and then converted to DC by the AC/DC module and the rechargeable battery collection. Through these structures, the collection of the leakage energy of the oscillating signal is realized simply and efficiently, and the self mixing of the oscillating signal is prevented and the power consumption of the DC is reduced.

【技术实现步骤摘要】
面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器
本专利技术提出了面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，属于微电子机械系统(MEMS)的

技术介绍
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。混频器是面向物联网的接收机中的重要组成部分，主要用来实现频率变换。传统的接收机中，由于本地振荡产生的振荡信号功率要比接收信号功率大得多，振荡信号会有部分经过混频器流向LNA，并被阻挡产生反射回波，振荡信号的回波与振荡信号在混频器处相乘产生直流输出，增大了直流功耗。本专利提出了一种新型混频器，可以将泄漏的振荡信号能量收集起来，解决了泄漏的振荡信号的反射回波产生的问题，提高了隔离度，降低了功耗，同时实现了泄漏能量的收集，有较高的应用前景。
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振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，本专利技术在传统的混频结构前并联带通滤波器和AC/DC电路构成新型的混频器，通过带通滤波器将由混频结构泄漏过来的振荡信号滤出，并由AC/DC电路将泄漏的能量转换成直流电流后由充电电池进行收集，防止了振荡信号的自混频，降低了直流功耗。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，包括带通滤波器、AC/DC模块、充电电池、混频结构和中频滤波器，其中混频结构为三端口网络，三端口分别为第一输入端、第二输入端、第一输出端；接收信号接混频结构的第一输入端，同时混频结构的第一输入端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接AC/DC模块，AC/DC模块连接充电电池，混频结构的第二输入端接振荡信号，混频结构的第一输出端接中频滤波器，中频滤波器输出中频信号，实现了振荡信号泄漏能量的收集，防止了振荡信号的自混频，降低了直流功耗。优选的：所述带通滤波器包括两个平面电感和两个电容式固支梁，这两个平面电感分别为第一平面电感L1和第二平面电感L2，两个电容式固支梁分别为第一电容式固支梁K1和第二电容式固支梁K2，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pad连接地，第一平面电感L1的另一端与第二平面电感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pad引线作为滤波器的输出端。优选的：所述平面电感以硅为衬底，在硅衬底上氧化一层SiO2层，其表面两边分别有第一段传输线、第二段传输线，电感线圈通过第一连接支撑柱、第二连接支撑柱别与第一段传输线、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。优选的：所述电容式固支梁在SiO2层的两端有第三段传输线和第四段传输线，在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，固支梁架在第一锚区和第二锚区之间，固支梁的下方设有一个金属pad，金属pad上设有第一氮化硅绝缘介质层，金属pad的两端是固支梁的第一下拉电极和第二下拉电极，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。优选的：所述第一电容式固支梁K1的第三段传输线作为微波信号输入端口，第四段传输线连接第一平面电感L1的第一段传输线，第一电容式固支梁K1的金属pad连接地，第一平面电感L1的第二段传输线与第二平面电感L2的第一段传输线、第二电容式固支梁K2的第三段传输线相连，第二平面电感L2的第二段传输线接地，第一电容式固支梁K1的第四段传输线悬空，第二电容式固支梁K2的金属pad引线作为滤波器的输出端，通过控制第一电容式固支梁K1和第二电容式固支梁K2的第一下拉驱动电极和第二下拉驱动电极上的下拉驱动电压能够调节接入的第一电容C1、第二电容C2的大小从而调节带通滤波器的通带频域以振荡信号频率为中心。优选的：所述通带频域下截止频率上截止频率因为本地振荡信号能量较大，会向混频结构输入端泄漏，流至输入端的振荡信号的频率fLO满足带通滤波器的通频带，即f1≤fLO≤f2，因此，泄漏的本地振荡信号经过带通滤波器后，被AC/DC模块转化为直流信号由充电电池收集，防止了振荡信号的自混频，降低了直流功耗。优选的：所述带通滤波器是基于MEMS技术的LC可调带通滤波器。本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：在本专利技术的面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器在传统的混频结构前加了带通滤波器，可以将由本地振荡信号泄漏的能量过滤，并由AC/DC模块转化为直流信号由充电电池收集，解决了泄漏的本地振荡信号自混频的问题，提高了隔离度，降低了直流功耗，同时泄漏的能量被收集起来，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振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器的结构图。图2为本专利技术中带通滤波器的原理图。图3为本专利技术中带通滤波器的等效电路图。图4为带通滤波器中的平面电感的俯视图；图5为带通滤波器中的平面电感的AA’面剖面图；图6为带通滤波器中的电容式固支梁的俯视图；图7为带通滤波器中的电容式固支梁的BB’面剖面图。图中：fs表示接收信号、fIF表示中频信号、fLO表示振荡信号，L1表示第一平面电感、L2表示第二平面电感、K1表示第一电容式固支梁、K2表示第二电容式固支梁、C1表示第一电容、C2表示第二电容、1表示硅衬底、2表示第一段传输线、3表示第二段传输线、4表示电感线圈、5表示第一连接支撑柱、6表示第二连接支撑柱、7表示氮化硅介质层、8表示第三段传输线、9表示第四段传输线、10表示第一锚区、11表示第二锚区、12表示固支梁、13表示金属pad、14表示第一氮化硅介质层、15表示第一下拉电极、16表示第二氮化硅介质层、17表示第二下拉电极、18表示第三氮化硅介质层、19表示SiO2层。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一种面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，如图1所示，包括带通滤波器、AC/DC模块、充电电池、混频结构和中频滤波器，其中混频结构为三端口网络，三端口分别为第一输入端、第二输入端、第一输出端；接收信号接混频结构的第一输入端，同时混频结构的第一输入端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接AC/DC模块，AC/DC模块连接充电电池，混频结构的第二输入端接振荡信号，混频结构的第一输出端接中频滤波器，中频滤波器输出中频信号，实现了振荡信号泄漏能量的收集，防止了振荡信号的自混频，降低了直流功耗。带通滤波器是基于MEMS技术的LC可调带通滤波器，如图2、3所示：所述带通滤波器包括两个平面电感和两个电容式固支梁，这两个平面电感分别为第一平面电感L1和第二平面电感L2，两个电容式固支梁分别为第一电容式固支梁K1和第二电容式固支梁K2，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pad(下极板)连接地，第一平面电感L1的另一端与第二平面电感L2、第二电容式固支梁K2相连，第二平面电感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，其特征在于：包括带通滤波器、AC/DC模块、充电电池、混频结构和中频滤波器，其中混频结构为三端口网络，三端口分别为第一输入端、第二输入端、第一输出端；接收信号接混频结构的第一输入端，同时混频结构的第一输入端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接AC/DC模块，AC/DC模块连接充电电池，混频结构的第二输入端接振荡信号，混频结构的第一输出端接中频滤波器，中频滤波器输出中频信号，实现了振荡信号泄漏能量的收集，防止了振荡信号的自混频，降低了直流功耗。

【技术特征摘要】
1.一种面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，其特征在于：包括带通滤波器、AC/DC模块、充电电池、混频结构和中频滤波器，其中混频结构为三端口网络，三端口分别为第一输入端、第二输入端、第一输出端；接收信号接混频结构的第一输入端，同时混频结构的第一输入端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接AC/DC模块，AC/DC模块连接充电电池，混频结构的第二输入端接振荡信号，混频结构的第一输出端接中频滤波器，中频滤波器输出中频信号，实现了振荡信号泄漏能量的收集，防止了振荡信号的自混频，降低了直流功耗。2.根据权利要求1所述面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，其特征在于：所述带通滤波器包括两个平面电感和两个电容式固支梁，这两个平面电感分别为第一平面电感L1和第二平面电感L2，两个电容式固支梁分别为第一电容式固支梁K1和第二电容式固支梁K2，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pad连接地，第一平面电感L1的另一端与第二平面电感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pad引线作为滤波器的输出端。3.根据权利要求2所述面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，其特征在于：所述平面电感以硅为衬底，在硅衬底(1)上氧化一层SiO2层(19)，其表面两边分别有第一段传输线(2)、第二段传输线(3)，电感线圈(4)通过第一连接支撑柱(5)、第二连接支撑柱(6)别与第一段传输线(2)、第二段传输线(3)连接并悬空在位于第一段传输线(2)上的氮化硅介质层(7)和第二段传输线(3)之上。4.根据权利要求3所述面向物联网的振荡信号泄漏能量收集的固支梁混频器，其特征在于：所述电容式固支梁在SiO2层(19)的两端有第三段传输线(8)和第四段传输线(9)，在第三段传输线(8)设上有...

【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