CN104200262A - 大容量声表面波射频标签 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大容量声表面波射频标签，色散换能器和反射器制作在压电基片材料上，压电基片材料的两个端面涂有用以减小多余的声反射信号的吸声胶；电基片材料上采用双通道结构，每个通道由一个色散换能器和多个反射器组成；天线为双极性天线，其两臂分别位于色散换能器的两侧，天线接收阅读器发送的询问信号后，把询问信号转换成声信号，声信号经反射器反射后的信号，传回到换能器，再经由换能器转换成电信号后由天线辐射出去；色散换能器的中心频率600MHz，色散带宽250MHz，色散时宽0.25μs，每个通道有10个反射器。本发明可实现作用距离远、编码容量大、无线无源等功能，而且可在强辐射、高压、有毒等恶劣环境下工作。

Description

大容量声表面波射频标签

技术领域

本发明涉及一种射频标签，尤其涉及一种大容量声表面波射频标签。

背景技术

条形码和磁卡因价格便宜，已得到广泛应用，条形码已用于超市商品识别，医院样本标识，机场登机牌识别，磁卡已用于银行卡；但这两种标签都要求阅读器与标签接触或靠近才能正确识别，此外还要求人工操作使阅读器与标签之间保持正确的方向，阅读器与标签之间无障碍物阻挡，因而限制了在某些场合的应用。

RFID(射频识别)与条码和磁卡相比，作用距离更长，阅读器发射射频信号，标签接收射频信号后返回编码信号，阅读器解码回波信号以识别不同的标签，RFID已广泛用于智能交通(汽车不停车收费)系统，生产线上零件的识别，现代物流等领域。

RFID有两类，一类是有芯片的，另一类是无芯片的，有芯片的RFID包括四部分：1、微控器；2、将RF信号转换成编码的回波信号电路；3、天线；4、直流电源电路。通常将1、2两部分集成到一块芯片上。基于环境、体积、重量和成本考虑，通常要求有芯片的RFID无电源，这类标签称为无源标签，相反，有电源的称为有源标签，无源标签中有电路将RF信号转换成DC电源，以激活标签发射回波信号。无源标签与有源标签相比，作用距离较近，需阅读器有较大的发射功率。RFID大部分市场用的是有芯片的标签，有限的作用距离和较高的成本使其不能取代条码和磁卡标签。

无芯片的RFID不含微处理芯片，依赖磁性材料或非半导体薄膜来实现编码，价格相对较低，尽管价格低，但有限的作用距离，通常只有几厘米，较低的编码容量限制了其大量使用。

因此低价格的条码标签和高性能的RFID间需一中间产品，价格在两者之间、性能优于条码标签和RFID。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种大容量声表面波射频标签。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大容量声表面波射频标签，包括色散换能器、反射器和天线，色散换能器和反射器制作在压电基片材料上，压电基片材料的两个端面涂有用以减小多余的声反射信号的吸声胶；

电基片材料上采用双通道结构，每个通道由一个色散换能器和多个反射器组成；

天线为双极性天线，其两臂分别位于色散换能器的两侧，天线接收阅读器发送的询问信号后，把询问信号转换成声信号，声信号经反射器反射后的信号，传回到换能器，再经由换能器转换成电信号后由天线辐射出去；

色散换能器的中心频率600MHz，色散带宽250MHz，色散时宽0.25μs，每个通道有10个反射器，每个反射器由一组周期结构的开路栅条组成，两个通道共有20个反射器，每个反射器有10个可能的位置，用于实现10²⁰个不同的编码。

询问信号与换能器的冲击响应是一对互补的线性调频信号；所述压电基片材料选用128度铌酸锂。

反射器是由多条周期结构的反射电极构成。

本发明可实现作用距离远、编码容量大、无线无源等功能，而且可在强辐射、高压、有毒等恶劣环境下工作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1中本发明采用的色散换能器的结构示意图。

图3是反射器的结构示意图。

图4是频谱加权函数，即海明加权函数。

图5是海明加权函数的脉压信号的时域特性曲线。

图6是本发明实际测试时间响应。

图中：1、压电基片材料；2、色散换能器；3、反射器；4、天线；5、吸声胶；6、声信号；7、询问信号；8、电信号；9、反射后的信号。

具体实施方式

如图1-图6所示，本发明通过半导体平面工艺，将色散换能器2和反射器3制作在压电基片材料1上，压电基片材料1的两个端面涂有用以减小多余的声反射信号的吸声胶5。

天线4为双极性天线，其两臂分别位于色散换能器2的两侧；天线4接收阅读器发送的询问信号7后，把询问信号7转换成声信号6，声信号6经反射器3反射后的信号9，传回到换能器2，再经由换能器2转换成电信号8后由天线4辐射出去。

询问信号7与换能器2的冲击响应是一对互补的线性调频信号，电信号8是询问信号7经压缩后产生的一系列窄脉冲，本发明就是通过这些脉冲的时间位置不同来实现编码的。阅读器接收信号8，解码出编码信号。

为降低压缩时间旁瓣，对频谱进行加权，加权函数采用图3所示的海明函数。

$W_h\left(\mathrm{\ω}\right)=\left\{\begin{array}{c}0.54+0.46\cos (\mathrm{\ω}/B),\left|\mathrm{\ω}\right|\≤\mathrm{\πB}\\ 0,\left|\mathrm{\ω}\right|>\mathrm{\πB}\end{array}\right.$

W_h为加权函数，ω为角频率，B为工作带宽。

本发明在压电基片材料1上采用双通道结构，每个通道由一个色散换能器2和多个3组成。在压电基片材料1长度一定的条件下，实现了大容量编码。

色散换能器的中心频率600MHz，色散带宽250MHz，色散时宽0.25μs，每个通道有10个反射器，每个反射器由一组周期结构的开路栅条组成，两个通道共有20个反射器，每个反射器有10个可能的位置，因此可实现10²⁰个不同的编码，本发明中的多个反射器的几何位置，决定了脉冲的时间位置，定义了不同的标签。因而，本发明能在无线无源条件下工作。压电基片材料选用128度铌酸锂。

采用色散换能器，还实现了脉冲压缩，使阅读器和标签整个系统具有处理增益，与常规系统相比，有更远的作用距离。

图5是实际制作的一个标签的实测时间响应，可清晰看见20个脉冲。

色散换能器3是指换能器指条周期随指条位置不同而变变化的换能器，用来产生和接收声表面波，产生的声表面波的频率随时间成线性关系。反射器3是由多条周期结构的反射电极构成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大容量声表面波射频标签，包括色散换能器(2)、反射器(3)和天线(4)，其特征在于：所述色散换能器(2)和反射器(3)制作在压电基片材料(1)上，压电基片材料(1)的两个端面涂有用以减小多余的声反射信号的吸声胶(5)；

所述电基片材料(1)上采用双通道结构，每个通道由一个色散换能器(2)和多个反射器(3)组成；

所述天线(4)为双极性天线，其两臂分别位于色散换能器(2)的两侧，天线(4)接收阅读器发送的询问信号(7)后，把询问信号(7)转换成声信号(6)，声信号(6)经反射器(3)反射后的信号(9)，传回到换能器(2)，再经由换能器(2)转换成电信号(8)后由天线(4)辐射出去；

所述色散换能器的中心频率600MHz，色散带宽250MHz，色散时宽0.25μs，每个通道有10个反射器，每个反射器由一组周期结构的开路栅条组成，两个通道共有20个反射器，每个反射器有10个可能的位置，用于实现10²⁰个不同的编码。

2.根据权利要求1所述的大容量声表面波射频标签，其特征在于：所述询问信号(7)与换能器(2)的冲击响应是一对互补的线性调频信号；所述压电基片材料选用128度铌酸锂。

3.根据权利要求1所述的大容量声表面波射频标签，其特征在于：所述反射器(3)是由多条周期结构的反射电极构成。