[發(fā)明專利]一種面向物聯(lián)網(wǎng)多余能量收集的固支梁微波接收機前端

在審

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• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107579747A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖小平;李成林
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04B1/525
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出了一種面向物聯(lián)網(wǎng)多余能量收集的固支梁微波接收機前端，屬于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)前，世界各個國家對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)取得了實質(zhì)性突破，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活領(lǐng)域。相對而言，作為物聯(lián)網(wǎng)核心組件之一的微波接收前端仍然是一個技術(shù)難題。比如采用AGC(自動增益控制)技術(shù)的結(jié)構(gòu)，由電路的輸出信號的閉環(huán)負反饋進行低噪聲放大器的增益控制，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜；當(dāng)微波天線突發(fā)性接收到超大的信號時，內(nèi)部器件容易燒毀；同時，系統(tǒng)功耗較大。這些弊端嚴重限制了接收機前端的使用及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。近年來，隨著MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，使得面向物聯(lián)網(wǎng)多余能量收集的固支梁微波接收機前端具有實現(xiàn)的可能。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種面向物聯(lián)網(wǎng)多余能量收集的固支梁微波接收機前端。接收機前端使用微波天線接收信號，接入微波濾波器進行濾波，濾波后的信號進入自檢測的多余能量收集的固支梁恒幅器，再次收集多余能量，并通過自檢測實現(xiàn)輸出信號恒定，同時無需改變后端低噪聲放大器的直流偏置點，使得低噪聲放大器中不再需要復(fù)雜的AGC模塊，提高了低噪聲放大器的線性度，在微波天線突發(fā)性接收到超大的微波信號時，能有效地起到保護低噪聲放大器的作用。自檢測的多余能量收集的固支梁恒幅器輸出恒定的微波信號進入低噪聲放大器放大后，依次進入混頻器、中頻濾波器，最終實現(xiàn)中頻輸出。以上被收集的多余能量由AC/DC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成直流電壓后儲存于充電電池中，充電電池與直流電源并聯(lián)后與有源電路相連，實現(xiàn)有源電路的自供電。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種面向物聯(lián)網(wǎng)多余能量收集的固支梁微波接收機前端。該面向物聯(lián)網(wǎng)多余能量收集的固支梁微波接收機前端包括：微波天線、微波濾波器、充電電池、自檢測的多余能量收集的固支梁恒幅器、低噪聲放大器、混頻器、本地振蕩器、中頻濾波器、直流電源。

微波天線，用來接收微波信號。

微波濾波器，濾除天下接收到的微波信號中的雜波。

自檢測的多余能量收集的固支梁恒幅器，是由4個共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、2個固支梁和4個極板所構(gòu)成。主信號線的輸入端與地線構(gòu)成CPW，并作為信號輸入端，第一固支梁跨接在CPW(共面波導(dǎo))的第一地線和第二地線上，并與信號線間懸空形成固支梁結(jié)構(gòu)，第一固支梁下方有第一下拉極板和第二下拉極板，第一下拉極板和第二下拉極板與第一固支梁形成電容；主信號線中部，第二固支梁與錨區(qū)形成固支梁懸于信號線上方形成耦合電容，第一錨區(qū)和第二錨區(qū)與地線分別構(gòu)成兩個支路的CPW，第二固支梁下方也有兩個下拉極板，第二錨區(qū)與地線構(gòu)成的CPW接AC/DC轉(zhuǎn)換模塊；主信號線的輸出端與地線也構(gòu)成CPW，作為信號輸出端。自檢測部分，信號從主信號線的輸入端與地線構(gòu)成CPW端輸入，微波信號會對第一固支梁產(chǎn)生靜電力作用，使得第一固支梁發(fā)生位移，從而第一固支梁與下方兩個極板間的電容發(fā)生改變。靜電力的大小與微波信號功率相關(guān)，可以通過測量極板與第一固支梁間的電容大小推算出微波信號的功率大小，從而實現(xiàn)自檢測的功能。在實現(xiàn)信號功率的自檢測后，信號經(jīng)過第二固支梁時會有部分能量被第二固支梁耦合到支路，并經(jīng)第二錨區(qū)與地線構(gòu)成的支路CPW，最終與AC/DC轉(zhuǎn)換模塊相連。根據(jù)所檢測的輸入信號的功率大小，可在第二固支梁下方的下拉極板上加相應(yīng)的直流電壓，使得固支梁被下拉到適當(dāng)?shù)奈恢茫瑥亩淖兊诙讨Я号c信號線間的電容大小，繼而改變被耦合到支路部分能量的大小，最終實現(xiàn)主信號線輸出恒幅輸出。自檢測的多余能量收集的固支梁恒幅器把輸入的微波信號處理成固定幅度的信號輸出，有效的保護了后級電路，同時無需改變后端低噪聲放大器的直流偏置點，使得低噪聲放大器中不再需要復(fù)雜的AGC模塊，提高了低噪聲放大器的線性度。

低噪聲放大器，放大自檢測的多余能量收集的固支梁恒幅器輸出的穩(wěn)定的微波信號，并接入混頻器。

混頻器，通過與本地振蕩器混頻，將微波信號下變換為中頻微波信號。

本地振蕩器，產(chǎn)生本地振蕩信號。

中頻濾波器，濾波后輸出中頻信號。

充電電池，將AC/DC轉(zhuǎn)換模塊得到的直流電壓能量儲存在電池之中，同時與直流電源并聯(lián)，給有源電路實現(xiàn)自供電。