CN106339747A - 一种基于声表面波谐振器的射频标签 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于声表面波谐振器的射频标签，包括：在芯片的压电材料上并联设置多个不同频率的声表面波谐振器；所有声表面波谐振器的一端接地，另一端有选择地接到天线上，从而实现射频标签的编码；当阅读器发射某一频率的射频查询信号时，射频标签中当前与天线相连的声表面波谐振器将产生电信号并通过天线向外辐射，所述阅读器根据接收到的回波信号的强度来判断与发射频率对应的谐振器是否接到天线上，从而实现射频标签的解码。该射频标签具有较高的Q值、较低的损耗，可实现较远距离的阅读。

Description

一种基于声表面波谐振器的射频标签
技术领域
本发明涉及射频技术领域，尤其涉及一种基于声表面波谐振器的射频标签。
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。由于环境、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。
声表面波RFID纯无源，可工作在强辐射、高温、高压、有毒等恶劣环境。但是，目前的声表面波RFID一般是采用反射栅延迟线结构，该结构随着编码位数的增加，损耗较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于声表面波谐振器的射频标签，具有较高的Q值、较低的损耗，可实现较远距离的阅读。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于声表面波谐振器的射频标签，包括：
在芯片的压电材料上并联设置多个不同频率的声表面波谐振器；
所有声表面波谐振器的一端接地，另一端有选择地接到天线上，从而实现射频标签的编码；
当阅读器发射某一频率的射频查询信号时，射频标签中当前与天线相连的声表面波谐振器将产生电信号并通过天线向外辐射，所述阅读器根据接收到的回波信号的强度来判断与发射频率对应的谐振器是否接到天线上，从而实现射频标签的解码。
进一步的，将多个芯片组合使用，各个芯片上的声表面波谐振器均具有不同的谐振频率。
进一步的，所述射频标签中当前与天线相连的声表面波谐振器将产生电信号并通过天线向外辐射包括：
天线接收到该信号后，由于逆压电效应，当前与天线相连的声表面波谐振器中的换能器将产生声表面波，又由于压电效应，声表面波谐振器中的换能器将声波信号转换成电信号，从而通过天线向外辐射。
进一步的，同一芯片中，各个声表面波谐振器中的换能器和反射栅采用预定的金属膜厚和占空比。
进一步的，所述声表面波谐振器中的换能器采用余弦加权。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，声表面波谐振器具有小型化、损耗低和Q值高等特点，由于小型化，便于在同一基片上制作多个谐振器；同时，声表面波谐振器中的换能器采用余弦加权，以减小横模影响，实现其低寄生响应，避免阅读器误判。此外，多个芯片组合起来使用还可以实现大容量编码。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于声表面波谐振器的射频标签的示意图；
图2为本发明实施例提供的电极反射率与相对膜厚的关系图
图3为本发明实施例提供的声表面波谐振器的示意图；
图4为本发明实施例提供的测试中的6个声表面波谐振器都连接到天线的频率响应曲线图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种基于声表面波谐振器的射频标签，如图1所示，其主要包括：
在芯片的压电材料1上并联设置多个不同频率的声表面波谐振器2(记为f1～fn)；
所有声表面波谐振器的一端接地，另一端有选择地接到天线3上，从而实现射频标签的编码；
当阅读器发射某一频率的射频查询信号时，射频标签中当前与天线3相连的声表面波谐振器将产生电信号并通过天线向外辐射，所述阅读器根据接收到的回波信号的强度来判断与发射频率对应的谐振器是否接到天线上，从而实现射频标签的解码。
声表面波谐振器产生电信号的具体过程为：天线接收到该信号后，由于逆压电效应，当前与天线相连的声表面波谐振器中的换能器将产生声表面波，又由于压电效应，声表面波谐振器中的换能器将声波信号转换成电信号，从而通过天线向外辐射。
示例性的，声表面波谐振器2连接到天线3上，则可表示为“1”，反之，表示为“0”。同理，实现射频标签的解码时，若阅读器接收到的回波信号较强，则表示为“1”，反之，表示为“0”。
此外，为了提高编码量，可将多个芯片组合使用，各个芯片上的声表面波谐振器均具有不同的谐振频率。
本发明实施例中，为了在同一基片上制作多个不同频率的谐振器，谐振器需小型化，则在同一芯片中，各个声表面波谐振器中的换能器和反射栅采用预定的金属膜厚和占空比。示例性的，如图2所示，对于38度压电水晶基片，当相对膜厚为2.5％，占空比为75％时，可获得最大反射率，反射率越大，需要的反射栅和换能器指条越少，因而谐振器体积越小，此时声表面波谐振器的损耗较低和Q值较高。
本发明实施例中，为减小寄生响应，实现其低寄生响应，避免阅读器误判；需要对声表面波谐振器中的换能器加权，如图3所示，换能器可采用余弦加权。
基于本发明实施例的上述方案，可以在一块压电水晶基片上，设置6个不同频率的声表面波谐振器，器件封装在表面贴装外壳SMD5*5内。如图4所示，为6个声表面波谐振器连接到天线上的实测频率响应，可清晰看见6个峰，相邻峰的间隔大约0.5MHz。
本发明实施例的上述方案中，声表面波谐振器具有小型化、损耗低和Q值高等特点，由于小型化，可便于在同一基片上制作多个谐振器；同时，声表面波谐振器中的换能器采用余弦加权，以减小横模影响，实现其低寄生响应，避免阅读器误判。此外，多个芯片组合起来使用还可以实现大容量编码。
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局限于此，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于声表面波谐振器的射频标签，其特征在于，包括：
在芯片的压电材料上并联设置多个不同频率的声表面波谐振器；
所有声表面波谐振器的一端接地，另一端有选择地接到天线上，从而实现射频标签的编码；
当阅读器发射某一频率的射频查询信号时，射频标签中当前与天线相连的声表面波谐振器将产生电信号并通过天线向外辐射，所述阅读器根据接收到的回波信号的强度来判断与发射频率对应的谐振器是否接到天线上，从而实现射频标签的解码。
2.根据权利要求1所述的一种基于声表面波谐振器的射频标签，其特征在于，还包括：将多个芯片组合使用，各个芯片上的声表面波谐振器均具有不同的谐振频率。
3.根据权利要求1所述的一种基于声表面波谐振器的射频标签，其特征在于，还包括：所述射频标签中当前与天线相连的声表面波谐振器将产生电信号并通过天线向外辐射包括：
天线接收到该信号后，由于逆压电效应，当前与天线相连的声表面波谐振器中的换能器将产生声表面波，又由于压电效应，声表面波谐振器中的换能器将声波信号转换成电信号，从而通过天线向外辐射。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于声表面波谐振器的射频标签，其特征在于，同一芯片中，各个声表面波谐振器中的换能器和反射栅采用预定的金属膜厚和占空比。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于声表面波谐振器的射频标签，其特征在于，所述声表面波谐振器中的换能器采用余弦加权。
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