[发明专利]面向物联网基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器

说明书

技术领域

本发明提出了面向物联网基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

技术背景

随着物联网技术的拓展和创新，作为一种新兴的网络技术，它已经受到了越来越广泛的关注。目前国内外业界人士都将物联网视为新的技术创新点和经济增长点。通过射频前端的收发组件，物联网技术实现了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

滤波器在射频收发前端处理系统中具有重要的作用。射频天线接收的信号在被低噪声放大器放大之前，会通过带通滤波器进行一次滤波。滤波器带外的射频信号会在滤波器的两端形成驻波，其对电路的电磁兼容环境也有一定的干扰作用。因此具有多个频率中心点的驻波能量收集可调LC滤波器具有很强的应用价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种面向物联网基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器，通过一个LC可调带通滤波器和与其通带互补的两个LC可调带阻滤波器，在实现射频收发前端处理系统的滤波器滤波的同时，能对滤波器两端的驻波能量进行收集，改善了电磁兼容环境，满足了绿色通讯的要求，并且实现滤波器滤波频段可调。

技术方案：本发明的面向物联网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、一个充电电池、射频信号输入端口和射频信号输出端口构成。

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转换模块和第二AC/DC转换模块都为二端口网络。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可调带阻滤波器输入端。第一LC可调带阻滤波器的输出端连接第一AC/DC转换模块的输入端，第一AC/DC转换模块的输出端连接充电电池。第二LC可调带阻滤波器的输出端连接第二AC/DC转换模块的输入端，第二AC/DC转换模块的输出端也连接充电电池。所述的面向物联网基于悬臂梁的驻波能量收集可调滤波器的射频信号从LC可调带通滤波器和第一LC可调带阻滤波器之间的射频信号输入端口输入，从LC可调带通滤波器和第二LC可调带阻滤波器之间的射频信号输出端口输出。

LC可调带通滤波器由电容式悬臂梁K1、电容式悬臂梁K2和平面电感L1、平面电感L2构成,其中电容式悬臂梁K1的第三段传输线和平面电感L1的第一段传输线相连接构成滤波器的输入端，电容式悬臂梁K1的第四段传输线连接地，平面电感L1的第二段传输线连接电容式悬臂梁K2的第三段传输线和平面电感L2第一段传输线，平面电感L2的第二段传输线接地，电容式悬臂梁K2第四段传输线作为滤波器的输出端，通过控制电容式悬臂梁K1和电容式悬臂梁K2的下拉驱动电压能够调节接入的电容大小从而调节滤波器的通带频域。

第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器由电容式悬臂梁K1＇、电容式悬臂梁K2＇和平面电感L1＇、平面电感L2＇构成，其中电容式悬臂梁K2＇的第三段传输线和平面电感L2＇的第一段传输线相连接构成滤波器的输入端，电容式悬臂梁K2＇的第四段传输线连接地，平面电感L2＇的第二段传输线连接电容式悬臂梁K1＇的第三段传输线和平面电感L1＇的第三段传输线，平面电感L1＇的第二段传输线，电容式悬臂梁K1＇第四段传输线作为滤波器的输出端，通过控制电容式悬臂梁K1＇和电容式悬臂梁K2＇的下拉驱动电压能够调节接入的电容大小从而调节滤波器的通带频域。

LC可调带通滤波器、第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器中的平面电感以硅为衬底，在硅衬底的上表面两边分别有第一段传输线和第二段传输线，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。

LC可调带通滤波器、第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器中的电容式悬臂梁以硅为衬底，在硅衬底的上表面有下拉电极，在硅衬底的两端有第三段传输线和第四段传输线，在第四段传输线的内侧上部有第二氮化硅介质层，在下拉电极上设有第一氮化硅介质层，在第三段传输线上有锚区，锚区与悬臂梁的一端相连，悬臂梁悬空在第一氮化硅介质层和第二氮化硅介质层的上方。

第一AC/DC转换模块和第二AC/DC转换模块为两个双端口的单元集成模块，其主要作用是将第一LC可调带阻滤波器和第二LC可调带阻滤波器收集的未通过LC可调带通滤波器驻波信号的能量交流转换成直流。