[发明专利]面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端

权利要求书

1.面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端，其特征在于，由微波天线(1)、基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)、充电电池(3)、自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)、低噪声放大器(5)、混频器(6)、本地振荡器(7)、中频滤波器(8)、中频输出(9)构成和直流电源(32)构成；具体结构的连接关系如下：微波天线(1)连接到基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)的输入端，基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)输出端与自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的输入端相连接，自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的输出与低噪声放大器(5)的输入相连接，低噪声放大器(5)的输出后级依次连接具有本地振荡器(7)的混频器(6)、中频滤波器(8)，最后得到微波接收机后端可处理的相对稳定的中频信号(9)；基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)的AC/DC转换模块以及自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)的AC/DC转换模块分别连接充电电池(3)，充电电池(3)与直流电源(32)并联后，为低噪声放大器(5)，混频器(6)和本地振荡器(7)提供能量并实现自供电；所述的基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器(2)收集驻波的能量并储存于充电电池(3)中，改善了电磁兼容环境；自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)收集多余能量并储存于充电电池(3)中，有效的保护了后级的低噪声放大器(5)，使得低噪声放大器(5)中不再需要复杂的AGC模块，提高了低噪声放大器(5)的线性度。

2.根据权利要求1所述的面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端，其特征在于，基于悬臂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(10)、第二LC可调带阻滤波器(11)、第一AC/DC转换模块(12-1)、第二AC/DC转换模块(12-2)、微波信号输入端口和微波信号输出端口构成；所述的LC可调带通滤波器、第一LC可调带阻滤波器(10)、第二LC可调带阻滤波器(11)、第一AC/DC转换模块(12-1)和第二AC/DC转换模块(12-2)都为二端口网络；LC可调带通滤波器的输入端连接第一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第二LC可调带阻滤波器(11)输入端；第一LC可调带阻滤波器(10)的输出端连接第一AC/DC转换模块(12-1)的输入端，第一AC/DC转换模块(12-1)的输出端连接充电电池(3)；第二LC可调带阻滤波器(11)的输出端连接第二AC/DC转换模块(12-2)的输入端，第二AC/DC转换模块(12-2)的输出端也连接充电电池(3)；所述的基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器的微波信号从LC可调带通滤波器和第一LC可调带阻滤波器(10)之间的微波信号输入端口输入，从LC可调带通滤波器和第二LC可调带阻滤波器(11)之间的微波信号输出端口输出；所述的第一LC可调带阻滤波器(10)和第二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，以收集LC可调带通滤波器两端的驻波能量。

3.根据权利要求2所述的基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器，其特征在于，所述的LC可调带通滤波器和LC可调带阻滤波器包括电容式悬臂梁；当传输线(14)作为电容的上极板并作为微波信号输出端口，传输线(15)作为下极板并连接地时，该电容式悬臂梁等效为并联电容；当传输线(14)作为电容的上极板，传输线(15)作为下极板并连接微波信号输出端口时，该电容式悬臂梁等效为串联电容；通过控制电容式悬臂梁的下拉驱动电极(13)上的下拉驱动电压能够调节接入的电容的大小从而调节滤波器的通带频域，使得第一LC可调带阻滤波器(10)和第二LC可调带阻滤波器(11)的通带频段与LC可调带通滤波器两端的驻波信号频段相同，而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。

4.根据权利要求1所述的面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端，其特征在于，所述的自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)是基于Si衬底(30)制作的，是由主信号线(21)、第一地线(22-1)、第二地线(22-2)、第三地线(22-3)、第四地线(22-4)、第一悬臂梁(23)、第一电容极板(24-1)、第二电容极板(24-2)、第二悬臂梁(25)、第一锚区(26-1)、第二锚区(26-2)、第一下拉极板(27-1)、第二下拉极板(27-2)所构成，具体结构的连接关系如下：信号从主信号线(21)的输入端(21-1)输入，主信号线(21)的输入端(21-1)和第一地线(22-1)、第二地线(22-2)构成CPW，第一悬臂梁(23)分别跨在CPW的第一地线(22-1)和第二地线(22-2)上，第一电容极板(24-1)位于主信号线(21)和第一地线(22-1)之间的第一悬臂梁(23)的正下方，第二电容极板(24-2)位于主信号线(21)和第二地线(22-2)之间的第一悬臂梁(23)的正下方，这一对极板关于主信号线(21)对称，在第一悬臂梁(23)正下方的信号线上和电容极板上还覆盖着一层Si₃N₄介质层(28-1)；第二悬臂梁(25)悬于主信号线(21)上方分别与第一锚区(26-1)和第二锚区(26-2)相连构成悬臂梁结构，第一下拉极板(27-1)位于主信号线(21)和第一锚区(26-1)之间的第二悬臂梁(25)的正下方，第二下拉极板(27-2)位于主信号线(21)和第二锚区(26-2)之间的第二悬臂梁(25)的正下方，两个下拉极板关于主信号线(21)对称，而在第一下拉极板(27-1)、第二下拉极板(27-2)以及第二悬臂梁(25)正下方的信号线上还覆盖着一层Si₃N₄介质层(28-2)，第一锚区(26-1)和第二锚区(26-2)与地线构成CPW，第一锚区(26-1)与地线构成的CPW作为耦合支路输出端并连接第三AC/DC转换模块(31-1)，第二锚区(26-2)与地线构成的CPW作为耦合支路输出端并连接第四AC/DC转换模块(31-2)，主信号线(21)的输出端(21-2)与第三地线(22-3)、第四地线(22-4)构成CPW作为输出端，信号从主信号线(21)的输出端(21-2)输出；当微波天线接收到超大的信号时，自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器(4)把输入的微波信号处理成固定幅度的信号输出，有效的保护了后级低噪声放大器(5)，提高了微波接收机前端的抗烧毁水平，此外，无需改变后级低噪声放大器(5)的直流偏置点，使得低噪声放大器(5)中不再需要复杂的AGC模块，提高了低噪声放大器(5)的线性度，同时，耦合出的能量被第三AC/DC转换模块(31-1)和第四AC/DC转换模块(31-2)收集起来，并储存在电池中。