[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

摘要

本发明的微纳电磁能量收集自供电的悬臂梁微波接收机前端由微波天线、悬臂梁LC带阻滤波器、电磁‑热‑电能量转换器、悬臂梁LC带通滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器、中频滤波器、充电电池和直流电源构成。微波信号由微波天线接收后通过悬臂梁LC带通波器进行滤波，再依次放大、混频、中频滤波后输出，干扰信号被带通滤波器反射形成的驻波会通过悬臂梁LC带阻滤波器，进而被电磁‑热‑电能量转换器转化为直流输出，并将能量储存于电池之中，为低噪声放大器、混频器和本地振荡器供电。该结构能够收集干扰信号的能量，避免了信号阻塞，改善了电磁兼容环境，提高了系统的稳定性；实现了微波接收前端中有源器件的自供电。

主权项

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。