[发明专利]面向物联网的杂波能量收集的悬臂梁接收机前端

说明书

技术领域

本发明提出了面向物联网的杂波能量收集的悬臂梁接收机前端，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

微波接收机前端在工业生产、物流运输和无线通信等诸多方面发挥着重要的作用。同时作为物联网的重要实现技术之一，微波接收机技术在物联网迅猛发展的今天得到了更多的重视。混频系统是微波接收机中的重要组成部分，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。面对这一问题，具有杂波能量收集作用的接收机前端的提出具有一定的意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种面向物联网的杂波能量收集的悬臂梁接收机前端，本发明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，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，本发明采用的技术方案为：

一种面向物联网的杂波能量收集的悬臂梁接收机前端，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悬臂梁、第二电容式悬臂梁构成，其中，第一电容式悬臂梁的一端作为微波信号输入端口，并连接第一平面电感，第一电容式悬臂梁的另一端连接地，第一平面电感的另一端分别与第二平面电感、第二电容式悬臂梁相连，第二平面电感的另一端接地，第二电容式悬臂梁的另一端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悬臂梁、第四电容式悬臂梁构成，其中，第四电容式悬臂梁的一端作为微波信号输入端口，并连接第四平面电感，第四电容式悬臂梁的另一端连接地，第四平面电感的另一端分别与第三平面电感、第三电容式悬臂梁相连，第三平面电感的另一端接地，第三电容式悬臂梁的另一端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悬臂梁和第二电容式悬臂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；构成中频滤波器的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悬臂梁和第四电容式悬臂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。

所述第一电容式悬臂梁、第二电容式悬臂梁、第三电容式悬臂梁、第四电容式悬臂梁的结构相同，均设置在高阻硅衬底上，电容式悬臂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，以及同样设置在高阻硅衬底上表面的下拉电极，下拉电极位于第三段传输线和第四段传输线之间，第三段传输线上有锚区，锚区上连接有悬臂梁，悬臂梁悬空在下拉电极和第四段传输线的上方。

所述第四段传输线的内侧上部设有第二氮化硅介质层。

所述下拉电极上设有第一氮化硅介质层。

所述高阻硅衬底是以硅为衬底，在硅衬底上氧化一层SiO₂层。