[發明專利]面向物聯網基于懸臂梁的駐波能量收集可調濾波器

在審

• 申請號: 201710698268.0
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107565926A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 廖小平;嚴德洋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03H7/52
• 分類號: H03H7/52;H02J7/32;H04B5/00
• 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

本發明提出了面向物聯網基于懸臂梁的駐波能量收集可調濾波器，屬于微電子機械系統(MEMS)的技術領域。

技術背景

隨著物聯網技術的拓展和創新，作為一種新興的網絡技術，它已經受到了越來越廣泛的關注。目前國內外業界人士都將物聯網視為新的技術創新點和經濟增長點。通過射頻前端的收發組件，物聯網技術實現了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。

濾波器在射頻收發前端處理系統中具有重要的作用。射頻天線接收的信號在被低噪聲放大器放大之前，會通過帶通濾波器進行一次濾波。濾波器帶外的射頻信號會在濾波器的兩端形成駐波，其對電路的電磁兼容環境也有一定的干擾作用。因此具有多個頻率中心點的駐波能量收集可調LC濾波器具有很強的應用價值。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種面向物聯網基于懸臂梁的駐波能量收集可調濾波器，通過一個LC可調帶通濾波器和與其通帶互補的兩個LC可調帶阻濾波器，在實現射頻收發前端處理系統的濾波器濾波的同時，能對濾波器兩端的駐波能量進行收集，改善了電磁兼容環境，滿足了綠色通訊的要求，并且實現濾波器濾波頻段可調。

技術方案：本發明的面向物聯網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、一個充電電池、射頻信號輸入端口和射頻信號輸出端口構成。

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轉換模塊和第二AC/DC轉換模塊都為二端口網絡。LC可調帶通濾波器的輸入端連接第一LC可調帶阻濾波器輸入端；LC可調帶通濾波器的輸出端連接第二LC可調帶阻濾波器輸入端。第一LC可調帶阻濾波器的輸出端連接第一AC/DC轉換模塊的輸入端，第一AC/DC轉換模塊的輸出端連接充電電池。第二LC可調帶阻濾波器的輸出端連接第二AC/DC轉換模塊的輸入端，第二AC/DC轉換模塊的輸出端也連接充電電池。所述的面向物聯網基于懸臂梁的駐波能量收集可調濾波器的射頻信號從LC可調帶通濾波器和第一LC可調帶阻濾波器之間的射頻信號輸入端口輸入，從LC可調帶通濾波器和第二LC可調帶阻濾波器之間的射頻信號輸出端口輸出。

LC可調帶通濾波器由電容式懸臂梁K1、電容式懸臂梁K2和平面電感L1、平面電感L2構成,其中電容式懸臂梁K1的第三段傳輸線和平面電感L1的第一段傳輸線相連接構成濾波器的輸入端，電容式懸臂梁K1的第四段傳輸線連接地，平面電感L1的第二段傳輸線連接電容式懸臂梁K2的第三段傳輸線和平面電感L2第一段傳輸線，平面電感L2的第二段傳輸線接地，電容式懸臂梁K2第四段傳輸線作為濾波器的輸出端，通過控制電容式懸臂梁K1和電容式懸臂梁K2的下拉驅動電壓能夠調節接入的電容大小從而調節濾波器的通帶頻域。

第一LC可調帶阻濾波器和第二LC可調帶阻濾波器由電容式懸臂梁K1＇、電容式懸臂梁K2＇和平面電感L1＇、平面電感L2＇構成，其中電容式懸臂梁K2＇的第三段傳輸線和平面電感L2＇的第一段傳輸線相連接構成濾波器的輸入端，電容式懸臂梁K2＇的第四段傳輸線連接地，平面電感L2＇的第二段傳輸線連接電容式懸臂梁K1＇的第三段傳輸線和平面電感L1＇的第三段傳輸線，平面電感L1＇的第二段傳輸線，電容式懸臂梁K1＇第四段傳輸線作為濾波器的輸出端，通過控制電容式懸臂梁K1＇和電容式懸臂梁K2＇的下拉驅動電壓能夠調節接入的電容大小從而調節濾波器的通帶頻域。

LC可調帶通濾波器、第一LC可調帶阻濾波器和第二LC可調帶阻濾波器中的平面電感以硅為襯底，在硅襯底的上表面兩邊分別有第一段傳輸線和第二段傳輸線，電感線圈通過第一連接支撐柱、第二連接支撐柱分別與第一段傳輸線、第二段傳輸線連接并懸空在位于第一段傳輸線上的氮化硅介質層和第二段傳輸線之上。

LC可調帶通濾波器、第一LC可調帶阻濾波器和第二LC可調帶阻濾波器中的電容式懸臂梁以硅為襯底，在硅襯底的上表面有下拉電極，在硅襯底的兩端有第三段傳輸線和第四段傳輸線，在第四段傳輸線的內側上部有第二氮化硅介質層，在下拉電極上設有第一氮化硅介質層，在第三段傳輸線上有錨區，錨區與懸臂梁的一端相連，懸臂梁懸空在第一氮化硅介質層和第二氮化硅介質層的上方。

第一AC/DC轉換模塊和第二AC/DC轉換模塊為兩個雙端口的單元集成模塊，其主要作用是將第一LC可調帶阻濾波器和第二LC可調帶阻濾波器收集的未通過LC可調帶通濾波器駐波信號的能量交流轉換成直流。