[發明專利]面向物聯網的駐波能量收集的懸臂梁LNA

在審

• 申請號: 201710700694.3
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107612574A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 廖小平;陳晨
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H02J7/02
• 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

本發明涉及微電子機械系統(MEMS)的技術領域，尤其是面向物聯網的駐波能量收集的懸臂梁LNA。

背景技術

如今，物聯網的概念在全世界范圍內備受關注，人們希望通過科技的發展將各種信息傳感設備與互聯網結合起來。而作為物聯網的核心技術之一，微波接收機前端起著極其重要的作用。作為微波接收機前端的重要組成部分，LNA用于放大天線接收到的微波信號，然而微波信號會在LNA兩端口形成駐波，這部分駐波信號對電路具有電磁兼容環境的干擾作用。因此，具有駐波能量收集作用的LNA的提出為解決這一問題提供了可能，具有潛在的應用前景。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種面向物聯網的駐波能量收集的懸臂梁LNA，使射頻收發前端處理系統的LNA在實現低噪聲放大的同時，能對LNA兩端調諧網絡處產生的駐波能量進行收集，在實現駐波能量收集的同時，也改善了電路的電磁兼容環境。

技術方案：為實現上述技術效果，本發明提出以下技術方案：

面向物聯網的駐波能量收集的懸臂梁LNA，包括：輸入調諧網絡、放大部分、輸出調諧網絡、一號LC帶阻濾波器、一號AC/DC模塊、一號充電電池、二號LC帶阻濾波器、二號AC/DC模塊、二號充電電池。輸入調諧網絡的輸出端連接放大部分的輸入端，放大部分的輸出端接輸出調諧網絡的輸入端，形成LNA結構；輸入調諧網絡的輸入端作為LNA結構的輸入端，輸出調諧網絡的輸出端作為LNA結構的輸出端。

LC帶阻濾波器、輸入調諧網絡、放大部分、輸出調諧網絡和AC/DC模塊都為二端口網絡。

一號LC帶阻濾波器的輸出端連接一號AC/DC轉換模塊的輸入端，一號AC/DC轉換模塊的輸出端連接一號充電電池，形成第一駐波收能量集電路，一號LC帶阻濾波器的輸入端與輸入調諧網絡的輸入端相連；二號LC帶阻濾波器的輸出端連接二號AC/DC轉換模塊的輸入端，二號AC/DC轉換模塊的輸出端也連接二號充電電池，形成第二駐波能量收集電路，二號LC帶阻濾波器的輸入端與輸出調諧網絡的輸出端相連。

所述的面向物聯網的駐波能量收集的固支梁LNA的微波接收信號從輸入調諧網絡和一號LC帶阻濾波器之間的輸入端口輸入，從輸出調諧網絡和二號LC帶阻濾波器之間的輸出端口輸出。

所述的輸入調諧網絡和輸出調諧網絡為結構相同的LC帶通濾波器，LC帶通濾波器包括：平面電感L1、平面電感L2和電容式懸臂梁K1、電容式懸臂梁K2；其中，電容式懸臂梁K1的一端接地，電容式懸臂梁K1的另一端作為LC帶通濾波器的輸入端并連接平面電感L1；平面電感L1的另一端分別與平面電感L2、電容式懸臂梁K2相連，平面電感L2的另一端接地，電容式懸臂梁K2的另一端作為LC帶通濾波器的輸出端；

施加特定下拉驅動電壓使電容式懸臂梁K1和電容式懸臂梁K2導通，此時這兩個電容式懸臂梁等效為電容C1和C2，輸入調諧網絡和輸出調諧網絡的上通帶頻率為f₁：

下通帶頻率為f₂：

其中f₁＜f₂。當且僅當射頻信號的頻率f滿足f₁≤f≤f₂時，可以通過輸入調諧網絡和輸出調諧網絡。通過調節施加下拉驅動電壓可以調節電容式懸臂梁K1、K2的等效電容C1、C2，可以調節輸入調諧網絡和輸出調諧網絡的通帶頻域。

對于一號LC帶阻濾波器和二號LC帶阻濾波器，它們是完全相同的。LC帶阻濾波器是由基于MEMS技術的電容式懸臂梁K4、電容式懸臂梁K3和平面電感L4、平面電感L3構成；其中，電容式懸臂梁K4的一端作為LC帶阻濾波器的輸入端口并連接平面電感L4，電容式懸臂梁K4的另一端連接地，平面電感L4的另一端分別與平面電感L3、電容式懸臂梁K3相連，平面電感L3的另一端接地，電容式懸臂梁K3的另一端作為LC帶阻濾波器的輸出端。

施加特定下拉驅動電壓使電容式懸臂梁K4和電容式懸臂梁K3導通，此時這兩個電電容式懸臂梁等效為電容C4和C3，LC帶阻濾波器的上截止頻率為f₃：

下截止頻率為f₄：