物联网射频收发组件中悬臂梁振动电磁自供电微传感器

摘要

本发明的物联网射频收发组件中悬臂梁振动电磁自供电微传感器，集成了压电换能器和整流天线系统两种能量收集自供电模块，分别针对机械振动能和杂散电磁能起到能量收集、转换和储能的作用。该发明在砷化镓衬底上，由MEMS悬臂梁、滤波电路、整流电路和储能电容组成。MEMS悬臂梁从上往下共有五层：上电极，压电薄膜，下电极，氮化硅电介质层和矩形微带贴片天线；与锚区连接的两个并列的窄梁支撑着末端的椭圆形结构。该发明两模块的集成能够相互补充，矩形微带贴片天线结构作为质量块增加悬臂梁振动时的惯性力和形变，而梁的振动扩展天线收集能量的方向性范围。该发明提高了能量收集效率和供电能力，减少了杂散磁场和机械振动对射频收发组件的影响。

主权项

一种物联网射频收发组件中悬臂梁振动电磁自供电微传感器，其特征是在砷化镓衬底（6）上设有一个锚区（5），一个椭圆形结构的MEMS悬臂梁通过两个并列的窄梁连接到锚区（5）上，该MEMS悬臂梁共有五层结构组成，从上往下依次为：上电极（1），压电薄膜（2），下电极（7），氮化硅电介质层（3）和矩形微带贴片天线（4）；由上电极（1），压电薄膜（2），下电极（7）构成压电转换模块，在悬臂梁的周围辅以滤波电路（8）、整流电路（9）和储能电容（10），同时实现针对机械振动能和杂散电磁能这两种能量收集模块的集成，解决了低功耗系统的自供电问题；系统中两种能量收集模块相互补充，矩形微带贴片天线用作质量块增强梁振动的惯性力和形变，梁的振动能够扩展矩形微带贴片天线收集能量的方向性范围。