[发明专利]面向物联网的驻波能量收集的固支梁LNA

说明书

技术领域

本发明涉及微电子机械系统(MEMS)的技术领域，尤其是一种面向物联网的驻波能量收集的固支梁LNA。

背景技术

随着物联网技术的拓展和创新，作为一种新兴的网络技术，它已经受到了越来越广泛的关注。通过射频前端的收发组件，物联网技术实现了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。与此同时，射频前端的收发组件具有很强的电磁干扰，干扰频率通常会达到数百MHz，甚至GHz以上。由于电压或电流的频率越高，越容易产生辐射，正是这些频率很高的干扰信号导致了辐射干扰的问题日益严重。作为射频收发组件的重要组成部分，射频信号会在LNA两端口形成驻波，这部分驻波信号对射频电路具有电磁兼容环境的干扰作用。因此，具有驻波能量收集作用的LNA有潜在的应用前景。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种面向物联网的驻波能量收集的固支梁LNA，使射频收发前端处理系统的LNA在实现低噪声放大的同时，能对LNA两端调谐网络处产生的驻波能量进行收集，在实现驻波能量收集的同时，也改善了电路的电磁兼容环境。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提出以下技术方案：

面向物联网的驻波能量收集的固支梁LNA，包括：输入调谐网络、放大部分、输出调谐网络、一号LC带阻滤波器、一号AC/DC模块、一号充电电池、二号LC带阻滤波器、二号AC/DC模块、二号充电电池。输入调谐网络的输出端连接放大部分的输入端，放大部分的输出端接输出调谐网络的输入端，形成LNA结构；输入调谐网络的输入端作为LNA结构的输入端，输出调谐网络的输出端作为LNA结构的输出端。

LC带阻滤波器、输入调谐网络、放大部分、输出调谐网络和AC/DC模块都为二端口网络。

一号LC带阻滤波器的输出端连接一号AC/DC转换模块的输入端，一号AC/DC转换模块的输出端连接一号充电电池，形成第一驻波收能量集电路，一号LC带阻滤波器的输入端与输入调谐网络的输入端相连；二号LC带阻滤波器的输出端连接二号AC/DC转换模块的输入端，二号AC/DC转换模块的输出端也连接二号充电电池，形成第二驻波能量收集电路，二号LC带阻滤波器的输入端与输出调谐网络的输出端相连。

所述的面向物联网的驻波能量收集的固支梁LNA的微波接受信号从输入调谐网络和一号LC带阻滤波器之间的输入端口输入，从输出调谐网络和二号LC带阻滤波器之间的输出端口输出。

所述的输入调谐网络和输出调谐网络为结构相同的LC带通滤波器，由平面电感L1、平面电感L2和电容式固支梁K1、电容式固支梁K2构成。其中电容式固支梁K1的一端作为微波信号输入端口，另一端连接平面电感L1，电容式固支梁K1的金属pad连接地，平面电感L1的另一端分别与平面电感L2、电容式固支梁K2相连，平面电感L2的另一端接地，电容式固支梁K2的另一端悬空，电容式固支梁K2的金属pad引线作为滤波器的输出端。

LC带阻滤波器是由基于MEMS技术的电容式固支梁K4、电容式固支梁K3和平面电感L4、平面电感L3构成，其中电容式固支梁K4的一端作为LC带阻滤波器的输入端，另一端与平面电感L4一端相连，电容式固支梁K4的金属pad连接地，平面电感L4的另一端分别连接电容式固支梁K3和平面电感L3，平面电感L3的另一端接地，电容式固支梁K3另一端悬空，电容式固支梁K3的金属pad作为滤波器的输出端，通过控制电容式固支梁K3和电容式固支梁K4的下拉驱动电压能够调节接入的电容大小可以调节滤波器的通带频域。

平面电感是利用MEMS技术在高阻硅衬底上设计的，在高阻硅衬底的上表面两边分别有第一段传输线和第二段传输线，第一段传输线上设有氮化硅介质层。电感线圈通过第一连接支撑柱、第二连接支撑柱分别与第一段传输线、第二段传输线连接并悬空位于第一段传输线的氮化硅介质层和第二段传输线之上。

电容式固支梁在高阻硅衬底的上表面两端有第三段传输线和第四段传输线，在第三段传输线、第四段传输线上有锚区，固支梁架在两端锚区之间，固支梁的下方设有一个金属pad，金属pad与固支梁之间设有氮化硅绝缘介质层，金属pad的两端是固支梁的两个下拉电极，下拉电极上设有一层氮化硅绝缘介质层。

对于输入调谐网络和输出调谐网络是完全相同的，属于LC带通滤波器，施加特定下拉驱动电压使电容式固支梁K1和电容式固支梁K2导通，此时这两个电容式固支梁等效为电容C1和C2，输入调谐网络和输出调谐网络的上通带频率为f₁：

下通带频率为f₂：