[发明专利]面向物联网载波能量收集的悬臂梁微波接收机前端

说明书

技术领域

本发明提出了一种面向物联网载波能量收集的悬臂梁微波接收机前端，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。

背景技术

物联网的应用越来越多的渗透我们生活的每一个角落，在城市交通、家居、金融和生产等领域逐步拓展开来。物联网的目标是实现物与物，物与人相连，而实现这种相连需要微波收发机，然而，目前的微波接收机前端具有结构复杂和功耗较高的特点，比如需要二级混频才能得到后级电路能够处理的低频信号，需要滤波器实现滤波，以及与有用信号相比较占绝大比例的载波能量都被浪费。正是因为如此，一种低功耗并且简化的微波接收机前端对于物联网的发展十分重要。随着MEMS技术的发展，MEMS解调器技术在微波接收机上的应用越来越得到重视并具有发展潜力。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种面向物联网载波能量收集的悬臂梁微波接收机前端，使用在线式悬臂梁解调器，不仅实现在线微波幅度调制信号解调的功能，同时收集与有用信号相比较占绝大比例的载波信号的能量，并储存于充电电池之中。充电电池与直流电源并联后与低噪声放大器相连，实现低噪声放大器的自供电。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种面向物联网载波能量收集的悬臂梁微波接收机前端，包括微波天线、微波滤波器、低噪声放大器，在线式悬臂梁解调器、解调信号输出端、AC/DC转换模块、充电电池和直流电源；所述微波天线的输出端连接到微波滤波器的输入端，所述微波滤波器的输出端与低噪声放大器的输入端相连，所述低噪声放大器的输出端与在线式悬臂梁解调器的信号输入端共面波导传输线相连，所述在线式悬臂梁解调器的信号输出端共面波导传输线连接AC/DC转换模块的输入端，所述AC/DC转换模块的输出端接充电电池，所述充电电池与直流电源并联后为低噪声放大器供电；在线式悬臂梁解调器的第一金属Pad和第二金属Pad均与解调信号输出端相连。

进一步地：通过设置在线式悬臂梁解调器，被低噪声放大器放大的微波信号进入在线式悬臂梁解调器，输入微波信号中的低频调制信号通过所述在线式悬臂梁解调器的第一金属pad和第二金属pad得到解调信号，解调信号通过解调信号输出端输出；而输入微波信号中高频部分的载波信号从在线式悬臂梁解调器的信号输出端共面波导传输线输出，并接到AC/DC转换模块，AC/DC转换模块将载波信号转换为直流电压，并将能量储蓄于充电电池之中，充电电池与直流电源并联，实现低噪声放大器的自供电，提升了直流电源的利用效率。

再进一步地：所述在线式悬臂梁解调器用于利用其解调功能和低通滤波功能，只需要测量第一电容极板和第二电容极板上的电容变化，即可实现幅度调制信号的解调，不需要传统解调器中的混频器、本地振荡器和滤波器，大大简化了系统结构；所述在线式悬臂梁解调器包括悬臂梁一、悬臂梁二、微波信号线、第一锚区、第二锚区、衬底、第一电容极板、第二电容极板、第一介质层、第二介质层和第三介质层；所述衬底上表面设置有地线一和地线二，且所述地线一和地线二位于衬底的上表面两端，所述第二介质层、第一介质层和第三介质层从左到右依次设置于地线一与地线二之间的衬底表面上；第一电容极板位于第二介质层内，且所述第一电容极板的下底与所述衬底表面相接触；微波信号线位于第一介质层内，且所述微波信号线的下底与所述衬底表面相接触；第二电容极板位于第三介质层内，且所述第二电容极板的下底与所述衬底表面相接触；所述地线一上设置有第一锚区，所述地线二上设置有第二锚区，所述悬臂梁一的一端固定在第一锚区上，而另一端悬空，且所述悬臂梁一位于第一介质层和第二介质层的上方；所述悬臂梁二的一端固定在第二锚区上，而另一端悬空，且所述悬臂梁二位于第一介质层和第三介质层的上方；第二金属pad的一端通过金属线二连接第一电容极板，所述第二金属pad的另一端通过金属线一连接第二电容极板，所述金属线一埋在地线二的下面，排布在衬底上，且与地线二表面不接触，所述金属线二埋在地线一的下面，排布在衬底上，且与地线一表面不接触。

优选的：所述第一介质层、第二介质层、第三介质层均为氮化硅绝缘介质层。

优选的：所述衬底为硅衬底。

有益效果：

本发明的面向物联网载波能量收集的悬臂梁微波接收机前端是在线式解调，只需要测量在线式悬臂梁解调器3的金属Pad12和金属Pad13上的电容大小，即可实现微波信号的解调，不需要混频结构、本地振荡器和中频滤波器，大大的简化了传统微波接收机的结构，降低了系统功耗。