[发明专利]微纳电磁能量收集自供电的悬臂梁微波接收机前端

权利要求书

1.一种微纳电磁能量收集自供电的悬臂梁微波接收机前端，其特征在于该微波接收机前端是由微波天线(1)、悬臂梁LC带阻滤波器(2)、电磁-热-电能量转换器(3)、充电电池(4)、直流电源(5)、悬臂梁LC带通滤波器(6)、低噪声放大器(7)、混频器(8)、本地振荡器(9)和中频滤波器(10)构成；具体结构的连接关系如下：微波天线(1)连接到悬臂梁LC带通滤波器(6)的输入端，悬臂梁LC带通滤波器(6)输出端与低噪声放大器(7)的输入相连接，低噪声放大器(7)的输出连接混频器(8)的一个信号输入端，本地振荡器(9)的输出端与混频器(8)的本地振荡信号输入端口相连，混频器(8)的输出端与中频滤波器(10)输入端相连，中频滤波器(10)的输出端输出微波接收机后端可处理的相对稳定的中频信号；悬臂梁LC带通滤波器(6)的输入端口与悬臂梁LC带阻滤波器(2)的输入端并联连接，悬臂梁LC带阻滤波器(2)的输出端连接电磁-热-电能量转换器(3)，电磁-热-电能量转换器(3)连接充电电池(4)，充电电池(4)与直流电源(5)并联后，为低噪声放大器(7)，混频器(8)，本地振荡器(9)提供能量并实现自供电；所述的电磁-热-电能量转换器(3)中的纳米热电堆可以高效的将未通过悬臂梁LC带通滤波器(6)的干扰信号的能量收集并储存于充电电池(4)中；电磁-热-电能量转换器(3)以Si(11)为衬底，在硅衬底(11)上氧化一层SiO₂层(12)，共面波导(26)作为微波信号输入端，终端电阻(27)位于其末端，将输入的微波能量转化为热能；P型多晶硅纳米线簇(28)，N型多晶硅纳米线簇(29)，金属臂(35)和聚甲基丙烯酸甲酯(34)构成纳米热电堆，靠近终端电阻(27)的一端为热端(31)，远离终端电阻(27)的一端为冷端(32)，其中多晶硅纳米线簇含有的纳米线数量为50-200，多晶硅纳米线由深紫外光刻形成，直径为1-100nm，高度为2-10um；根据Seebeck效应，由纳米热电堆将终端电阻(27)产生的热转换为电能，通过输出电极(30)输出直流电压，多晶硅纳米线的热导率远低于传统体材料，提高了热电转换效率，大大地增大输出电压。

2.根据权利要求1所述的微纳电磁能量收集自供电的悬臂梁微波接收机前端，其特征在于所述的悬臂梁LC带通滤波器(6)包括平面电感L1、平面电感L2和电容式悬臂梁K1、电容式悬臂梁K2；电容式悬臂梁K1的第三段传输线(20)和平面电感L1的第一段传输线(13)相连构成为滤波器的输入端，电容式悬臂梁K1的第四段传输线(21)连接地，平面电感L1的第二段传输线(14)连接电容式悬臂梁K2的第三段传输线(20)和平面电感L2的第一段传输线(13)，平面电感L2的第二段传输线(14)接地，电容式悬臂梁K2的第四段传输线(21)作为滤波器的输出端，通过控制电容式悬臂梁K1和电容式悬臂梁K2的下拉驱动电极(19)上的下拉驱动电压能够调节接入的电容的大小从而调节悬臂梁LC带通滤波器的通带频域。

3.根据权利要求1所述的微纳电磁能量收集自供电的悬臂梁微波接收机前端，其特征在于所述的悬臂梁LC带阻滤波器(2)包括平面电感L2、平面电感L1和电容式悬臂梁K2、电容式悬臂梁K1；电容式悬臂梁K2的第三段传输线(20)和平面电感L2的第一段传输线(13)相连构成为滤波器的输入端，电容式悬臂梁K2的第四段传输线(21)连接地，平面电感L2的第二段传输线(14)连接电容式悬臂梁K1的第三段传输线(20)和平面电感L1的第一段传输线(13)，平面电感L1的第二段传输线(14)接地，电容式悬臂梁K1的第四段传输线(21)作为滤波器的输出端，通过控制电容式悬臂梁K1和电容式悬臂梁K2的下拉驱动电极(19)上的下拉驱动电压能够调节接入的电容的大小从而调节悬臂梁LC带阻滤波器的阻带频域，使得悬臂梁LC带阻滤波器(2)阻带的频域与悬臂梁LC带通滤波器(6)通带的频域相同，形成互补。

4.根据权利要求1所述的微纳电磁能量收集自供电的悬臂梁微波接收机前端，其特征在于所述的平面电感L1、L2以硅(11)为衬底，在硅衬底(11)上氧化一层SiO₂层(12)，其表面两边分别有第一段传输线(13)、第二段传输线(14)，电感线圈(15)通过第一连接支撑柱(16)、第二连接支撑柱(17)别与第一段传输线(18)第二段传输线(14)连接并悬空在位于第一段传输线(13)上氮化硅介质层(18)和第二段传输线(14)之上；所述的电容式悬臂梁K1、K2在SiO₂层(12)的上表面有下拉电极(19)，两端有第三段传输线(20)和第四段传输线(21)，在第四段传输线(20)的内侧上部有第二氮化硅介质层(22)，在下拉电极(19)上设有第一氮化硅介质层(23)，在第三段传输线(20)上有锚区(24)，锚区(24)与悬臂梁(25)的一端相连，悬臂梁(25)悬空在第一氮化硅介质层(23)和第二氮化硅介质层(22)的上方。