[发明专利]面向物联网的杂波能量收集的悬臂梁混频系统

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混频系统，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。因此，具有杂波能量收集作用的新型混频系统具有较高的应用价值。

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混频系统，本发明在传统的混频系统中的混频器和中频滤波器之间并联LC带阻滤波器用以将无法通过中频滤波器的杂波滤出，再通过在带阻滤波器后级联AC/DC模块将杂波转换为直流信号，并由AC/DC模块后的充电电池进行存储，实现杂波能量的收集的同时，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混频系统，该混频系统由混频器、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，输入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，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。