[發明專利]面向物聯網自供電的微波接收機前端

在審

• 申請號: 201710697256.6
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107404329A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 廖小平;李成林
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;H04B1/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明提出了一種面向物聯網自供電的微波接收機前端，屬于微電子機械系統(MEMS)的技術領域。

背景技術

微波接收機前端，一般包括微波天線、微波濾波器、低噪聲放大器、混頻器、本地振蕩器和中頻濾波器。近年來，物聯網發展迅猛，對整個國家的經濟社會發展和信息化水平提升有著重要的意義。作為物聯網的核心技術之一，傳統的微波接收機前端具有的一些缺陷限制了其在物聯網中的應用，比如內部濾波器的通帶中心頻率不可調，在濾波器頻段外的微波信號會形成駐波，造成很強的電磁干擾；使用AGC技術控制低噪聲放大器的增益使輸出信號穩定的控制方式，在天線接收的信號突然變大時，容易造成內部器件燒毀，可靠性不高；此外，部分本地振蕩信號經混頻器件泄漏到低噪聲放大器，繼而被阻擋產生反射波，此反射波再次與本地振蕩信號混頻，則會在混頻器的輸出端產生直流信號，不僅會引起直流失調，還會增加直流功耗。近年來，隨著MEMS技術的快速發展，并對MEMS能量收集技術和MEMS濾波器技術進行了深入的研究，使得面向物聯網自供電的微波接收機前端具有實現的可能。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種面向物聯網自供電的微波接收機前端。接收機使用微波天線接收信號，接入基于懸臂梁的駐波能量收集可調濾波器進行濾波，同時達到駐波能量收集，減少駐波電磁干擾的目的。濾波后的信號進入自檢測的多余能量收集的懸臂梁恒幅器，再次收集多余能量，并通過自檢測實現輸出信號恒定，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懸臂梁恒幅器輸出恒定的微波信號進入低噪聲放大器放大，被放大的微波信號進入振蕩信號泄漏能量收集的懸臂梁混頻器，在實現傳統混頻的同時，消除了本地振蕩信號自混頻產生的直流失調，并收集混頻結構泄漏的本地振蕩信號的能量，混頻后的信號接中頻濾波器，最終實現中頻輸出。以上被收集的三種能量同時由AC/DC轉換模塊轉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后與有源電路相連，實現有源電路的自供電。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提出了一種面向物聯網自供電的微波接收機前端。該面向物聯網自供電的微波接收機前端包括:微波天線、基于懸臂梁的駐波能量收集可調濾波器、充電電池、自檢測的多余能量收集的懸臂梁恒幅器、低噪聲放大器、振蕩信號泄漏能量收集的懸臂梁混頻器、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。

基于懸臂梁的駐波能量收集可調濾波器，是由LC可調帶通濾波器、第一LC可調帶阻濾波器、第二LC可調帶阻濾波器、第一AC/DC轉換模塊、第二AC/DC轉換模塊、微波信號輸入端口和微波信號輸出端口構成。其中第一LC可調帶阻濾波器和第二LC可調帶阻濾波器結構完全一樣，其阻帶的頻域與LC帶通濾波器通帶的頻域相同，形成互補，第一LC可調帶阻濾波器和第二LC可調帶阻濾波器的通帶頻域與駐波信號的頻域相同，可以收集LC可調帶通濾波器兩端的駐波能量，并且能夠實現濾波器濾波頻段可調。

充電電池將第一AC/DC轉換模塊、第二AC/DC轉換模塊、第三AC/DC轉換模塊、第四AC/DC轉換模塊和AC/DC轉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，給有源電路實現自供電。

自檢測的多余能量收集的懸臂梁恒幅器，是由4個共面波導結構、2個懸臂梁和4個極板所構成。主信號線的輸入端與地線構成CPW作為信號輸入端，第一對懸臂梁分別跨在CPW的兩個地線上與信號線間懸空，CPW的信號線和地線之間有兩個極板分別位于兩個第一懸臂梁下面，形成電容式傳感器結構；主信號線中部，第二對懸臂梁分別與第一錨區和第二錨區形成懸臂梁懸于信號線上方，形成耦合電容結構，第二懸臂梁的第一錨區和第二錨區與地線構成兩個支路的傳輸線CPW，兩個錨區分別作為耦合支路的信號線，第二懸臂梁下方錨區和主信號線之間分別有兩個下拉極板，第一錨區和第二錨區與地線構成的CPW分別接第三AC/DC轉換模塊和第四AC/DC轉換模塊，收集多余的微波能量；主信號線的輸出端與地線構成CPW作為信號輸出端。自檢測的多余能量收集的懸臂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雜的AGC模塊,提高了低噪聲放大器的線性度。