[发明专利]面向物联网自供电的固支梁微波接收机前端

说明书

技术领域

本发明提出了一种面向物联网自供电的固支梁微波接收机前端，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

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。作为物联网的核心组件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，给电路处理带来麻烦；使用AGC技术控制低噪声放大器的增益使输出信号稳定的控制方式，在天线突发性接收到大的信号时，内部低噪声放大器易烧毁，可靠性不高；此外，由于本地振荡信号功率比混频结构输入的微波信号的功率大得多，会有部分本地振荡信号经混频结构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，则会在混频结构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，使得面向物联网自供电的固支梁微波接收机前端具有实现的可能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种面向物联网自供电的固支梁微波接收机前端。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。滤波后的信号进入自检测的多余能量收集的固支梁恒幅器，再次收集多余能量，并通过自检测实现输出信号恒定，同时无需改变后端低噪声放大器的直流偏置点，使得低噪声放大器中不再需要复杂的AGC模块，提高了低噪声放大器的线性度，在微波天线突发性接收到超大的微波信号时，能有效地起到保护低噪声放大器的作用。自检测的多余能量收集的固支梁恒幅器输出恒定的微波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。以上被收集的三种能量同时由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，本发明提出了一种面向物联网自供电的固支梁微波接收机前端。该面向物联网自供电的固支梁微波接收机前端包括: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、自检测的多余能量收集的固支梁恒幅器、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、中频滤波器和直流电源。

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、第一LC可调带阻滤波器、第二LC可调带阻滤波器、第一AC/DC转换模块、第二AC/DC转换模块、微波信号输入端口和微波信号输出端口构成。其中第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器结构完全一样，其阻带的频域与LC带通滤波器通带的频域相同，形成互补，第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器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，将第一AC/DC转换模块、第二AC/DC转换模块、第三AC/DC转换模块和第四AC/DC转换模块得到的直流电压能量储存在充电电池之中，同时与直流电源并联，给有源电路实现自供电。

自检测的多余能量收集的固支梁恒幅器，是由4个共面波导结构、2个固支梁和4个极板所构成。主信号线的输入端与地线构成CPW作为信号输入端，第一固支梁跨在此CPW的两个地线上并与主信号线间悬空形成固支梁结构，第一固支梁下方有两个下拉极板，下拉极板与固支梁形成电容结构；主信号线中部，第二固支梁与锚区形成固支梁悬于信号线上方形成耦合电容结构，第二固支梁的锚区与地线分别构成两个耦合支路的传输线CPW，第二固支梁是耦合支路的信号线，第二固支梁下方锚区和主信号线之间分别有两个下拉极板，第二锚区与地线构成的CPW接第三AC/DC转换模块；主信号线的输出端与地线构成CPW作为信号输出端。自检测的多余能量收集的固支梁恒幅器把输入的微波信号处理成固定幅度的信号输出，有效的保护了后级电路，同时无需改变后端低噪声放大器的直流偏置点，使得低噪声放大器中不再需要复杂的AGC模块，提高了低噪声放大器的线性度。