[发明专利]悬臂梁自供电收发组件中微纳电磁光热集成能量收集器

摘要

本发明的悬臂梁自供电收发组件中微纳电磁光热集成能量收集器由微波天线、收发转换电路、悬臂梁LC带通滤波器、低噪声放大器、接收混频器、本地振荡器、中频滤波器、发射混频器、功率放大器、带通滤波器、悬臂梁LC带阻滤波器、电磁‑热‑电能量转换器、充电电池、直流电源和光、热能量收集系统构成。接收系统中无法通过悬臂梁LC带通滤波器的干扰信号会通过悬臂梁LC带阻滤波器由电磁‑热‑电能量转换器收集，将电磁能量转化为电能储存在充电电池中；发射系统中功率放大器耗散的热能会由光、热能量收集系统收集，同时该系统在光照条件下可收集光能，收集的能量储存与充电电池中。该系统集成了电磁、光、热能的收集，用于系统中有源器件的自供电。

主权项

1.一种悬臂梁自供电收发组件中微纳电磁光热集成能量收集器，其特征在于该收发组件是由微波天线(1)、收发转换电路(2)、悬臂梁LC带通滤波器(3)、低噪声放大器(4)、接收混频器(5)、本地振荡器(6)、中频滤波器(7)、发射混频器(8)、功率放大器(9)、带通滤波器(10)、悬臂梁LC带阻滤波器(11)、电磁‑热‑电能量转换器(12)、充电电池(13)、直流电源(15)和光、热能量收集器(14)构成；具体结构的连接关系如下：微波天线(1)连接收发转换电路(2)，收发转换电路(2)输出端连接悬臂梁LC带通滤波器(3)，悬臂梁LC带通滤波器(3)连接低噪声放大器(4)，低噪声放大器(4)的输出连接接收混频器(5)的一个信号输入端，本地振荡器(6)的一个输出端与接收混频器(5)的本地振荡信号输入端口相连，接收混频器(5)的输出端与中频滤波器(7)输入端相连，中频滤波器(7)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，本地振荡器(6)的另一个输出端与发射混频器(8)的本地振荡信号输入端口相连，调制信号连接发射混频器(8)的另一个信号输入端，发射混频器(8)的输出端连接功率放大器(9)的输入端，功率放大器(9)的输出端连接带通滤波器(10)的输入端，带通滤波器(10)连接收发转换电路(2)的输入端；悬臂梁LC带通滤波器(3)的输入端口与悬臂梁LC带阻滤波器(11)的输入端并联连接，悬臂梁LC带阻滤波器(11)的输出端连接电磁‑热‑电能量转换器(12)，电磁‑热‑电能量转换器(12)连接充电电池(13)的输入端，功率放大器(9)连接光、热能量收集器(14)，光、热能量收集器(14)的输出端连接充电电池(13)的输入端，充电电池(13)与直流电源(15)并联，为低噪声放大器(4)、接收混频器(5)、本地振荡器(6)、发射混频器(8)和功率放大器(9)提供能量，该系统完成了对电磁、光、热能量的集成化收集，实现了系统的自供电；电磁‑热‑电能量转换器(12)以Si(16)为衬底，在硅衬底(16)上氧化一层SiO2层(17)，共面波导(18)作为微波信号输入端，终端电阻(19)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(20)，N型多晶硅纳米线簇(21)，金属臂(27)和聚甲基丙烯酸甲酯(26)构成纳米热电堆，靠近终端电阻(19)的一端为热端(23)，远离终端电阻(19)的一端为冷端(24)，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(19)产生的热转换为电能，通过输出电极(22)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，大大地增大了输出电压。