[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

说明书

技术领域

本发明提出了一种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，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信，利用微波进行通信具有容量大、质量好的特点，而微波接收机前端是微波通信的重要组成部分。传统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。近年来，随着物联网技术的发展，微波接收机在物联网中的应用越来越多，传统的微波接收机具有的系统不稳定，低噪声放大器易损坏，较大的功耗以及内部具有很强的驻波电磁干扰的问题越来越突出，这对微波接收机前端的性能提出了新的要求。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，使得面向物联网驻波能量和多余能量收集的悬臂梁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驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端。接收机使用微波天线接收信号，接入基于悬臂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悬臂梁恒幅器，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悬臂梁恒幅器输出恒定的微波信号进入低噪声放大器放大后，依次进入混频器、中频滤波器，最终实现中频输出。以上被收集的两种能量同时由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驻波能量和多余能量收集的悬臂梁接收机前端。该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包括:微波天线、基于悬臂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悬臂梁恒幅器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器、中频滤波器、直流电源。

微波天线，用来接收微波信号。

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、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，将基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器的第一AC/DC转换模块、第二AC/DC转换模块、自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器的第三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悬臂梁恒幅器，是由4个共面波导结构、2个悬臂梁和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，第一悬臂梁分别跨在CPW的两个地线上与信号线间悬空，CPW的信号线和地线之间有两个极板分别位于两个第一悬臂梁下面，形成电容式传感器结构；主信号线中部，第二对悬臂梁分别与第一锚区和第二锚区形成悬臂梁悬于信号线上方，形成耦合电容结构，两个第二悬臂梁的第一锚区和第二锚区与地线构成两个支路的传输线CPW，两个锚区分别作为耦合支路的信号线，第二悬臂梁下方锚区和主信号线之间分别有两个下拉极板，第一锚区和第二锚区与地线构成的CPW分别接第三AC/DC转换模块和第四AC/DC转换模块，收集多余的微波能量；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悬臂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。

低噪声放大器，放大自检测的多余能量收集的悬臂梁恒幅器输出的稳定的微波信号，并接入混频器。

混频器，通过与本地振荡器混频，将微波信号变换为中频微波信号。

本地振荡器，产生本地振荡信号。

中频滤波器，滤波后输出中频信号。