DE3438050A1 - Amplituden- und phasenmodifizierende verzoegerungsglieder aufweisender, passiver transponder fuer akustische oberflaechenwellen - Google Patents

Amplituden- und phasenmodifizierende verzoegerungsglieder aufweisender, passiver transponder fuer akustische oberflaechenwellen

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DE3438050A1 DE19843438050 DE3438050A DE3438050A1 DE 3438050 A1 DE3438050 A1 DE 3438050A1 DE 19843438050 DE19843438050 DE 19843438050 DE 3438050 A DE3438050 A DE 3438050A DE 3438050 A1 DE3438050 A1 DE 3438050A1
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Description

AMPLITUDEN- UND PHASENMODIFIZIERENDE VERZÖGERUNGGLIEDER AUFWEISENDER, PASSIVER TRANSPONDER FÜR AKUSTISCHE OBERFLÄCHENWELLEN
Die Erfindung bezieht sich auf ein "passives Interrogator-Kennmarken-System" (PILS: Passive Interrogator Label System). Dieses System umfaßt einen Interrogator zur Übertragung eines Abfragesignals, ein oder mehrere "Kennmarken" oder passive Transponder, die in Erwiderung auf das Abfragesignal ein kodierte Informationen enthaltendes Antwortsignal erzeugen, sowie ein Empfänger- und Dekodiersystern zum Empfangen des Antwortsignals und zum Dekodieren der in dem Antwortsignal enthaltenen Informationen.
Ein passives Interrogator-Kennmarken-System, auf das sich die Erfindung bezieht, ist z.B. in den US-PSn 3 273 146, 3 706 094, 3 755 803 und 4 058 217 beschrieben. In ihrer einfachsten Form weisen diese Systeme einen Hochfrequenz-Sender auf, der Hochfrequenzimpulse elektromagnetischer Energie aussenden kann. Diese Impulse werden von der Antenne eines passiven Transponders empfangen und einem piezoelektrischen "Energieübertragungs"-Wandler zugeführt, der in dem piezoelektrischen Material die von der Antenne empfangene elektrische Energie in Schallwellenenergie umwandelt. Nach Empfang eines Impulses wird in dem piezoelektrischen Material eine Schallwelle erzeugt und entlang eines definierten Schallweges übertragen. Entlang dieses Schallweges sind weiterhin "Abzweig"-Wandler in vorgeschriebenen, räumlich eingeteilten Abständen angeordnet, die die Schallwelle in eine elektrische Energie
statt der
zuruckverwandeln, und zwar Ruckumsetzung in elektrische Energie durch den Energieübertragungswandler · Die Gegenwart oder das Fehlen von Abzweigwandlern
—■ 6 —
an den vorgeschriebenen Stellen entlang des Schallwellenweges bestimmt, ob in Erwiderung auf einen Abfrageimpuls ein Antwortimpuls mit einer bestimmten Zeitverzögerung gesendet wird. Dies bestimmt den Informationskode, der in der Transponderantwort enthalten ist.
Wird ein Schallwellenimpuls in ein elektrisches Signal zurückverwandelt, so wird es einer Antenne des Transponders zugeführt und als hochfrequente elektromagnetische Energie übertragen bzw. ausgesendet. Diese Energie wird von einem Empfänger sowie einem Dekodierer empfangen, und zwar vorzugsweise an der gleichen Stelle, an der sich der Abfragesender befindet, und' die Information, die in dem auf die Abfrage hin erfolgenden Antwort enthalten ist, wird dekodiert.
In Systemen dieses allgemeinen Typs wird der Informationskode, der dem passiven Transponder zugeordnet ist und diesen identifiziert, in den Transponder zu dem Zeitpunkt eingeprägt, bei dem die Abzweigwandler auf dem Substrat aus piezoelektrischem Material niedergeschlagen werden.
Wie oben erwähnt, bestimmt die Gegenwart oder das Fehlen von Abzweigwandlern an vorbestimmten Stellen entlang der Schallwellenwege, ob ein Antwortimpuls mit einer bestimmten Zeitverzögerung in Erwiderung auf einen Abfrageimpuls übertragen wird. Bei dieser Art von Dekodierung ist die Anzahl der möglichen Kodes2 , wobei N die Anzahl der Abzweigwandler darstellt. Für eine große Anzahl an Kodes ist es nötig, eine große Anzahl von Abzweigwandlern vorzusehen; jedoch verringert eine zunehmende Anzahl von Abzweigwandlern die Leistungsfähigkeit der Energieumwandlung und führt Störsignale in das Antwortsignal ein.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, den gattungsgemäßen.
passiven Transponder derart weiterzubilden, daß mit einer geringen Anzahl von Abzweigwandlern eine große Anzahl an Kodes erzeugt werden kann.Jl)iese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen hiervon sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 11.
Vofteilhafterweise sind einige Verzögerungsglieder derart ausgestaltet, daß diese auch die Dämpfung der akustischen Wellen, die sich unter diesen Verzögerungsgliedern fortbewegen, steuern können. Um diese Dämpfung zu bewirken, ist wenigstens eine Kante dieser Verzögerungsglieder auf einer senkrecht zum Ausbreitungsweg der Schallwelle liegenden Seite ausgezackt. Die Breite dieser Auszackung in Richtung des Ausbreitungsweges entspricht im wesentlichen ηλ/2 , wobei η eine ungerade, ganze Zahl und λ die mittlere Wellenlänge der Schallwelle ist. Eine solche Auszackung bewirkt, daß Teile der Welle, die unterhalb der ausgezackten Kante verlaufen, in bezug auf die anderen Teile der Welle 180° außer Phase sind.
Die Verzögerungsglieder gemäß der Erfindung werden bei einem passiven Interrogator-Kennmarken-System verwendet. Bei diesem System überträgt der Interrogator ein erstes Abfragesignal mit einer ersten Frequenz, die nacheinander eine Vielzahl von Frequenzwerten innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes annimmt. Diese erste Frequenz kann z.B. im Bereich von 905 bis 925 MHz liegen, ein Frequenzband, das in vielen Teilen der Welt für Nahbereichübertragungen frei verfügbar ist.
Der diesem Interrogator zugehörige, entfernte, passive Transponder empfängt das erste Signal als eine Eingangsgröße und erzeugt ein zweites Antwortsignal als Ausgangs-
größe. Eine Signalumwandlungseinrichtung in dem Transponder wandelt das erste Signal derart um, daß dem zweiten Signal ein bekannter Informationskode aufgeprägt wird, der dem speziellen passiven Transponder zugeordnet ist und diesen identifiziert. Dem Interrogator des Systems ist ein Empfänger zum Empfang des zweiten Signals von dem passiven Transponder sowie eine Mischstufe zugeordnet, die sowohl das erste Signal als auch das zweite Signal empfängt, oder davon abgeleitete Signale, um diese beiden Signale miteinander zu mischen und ein weiteres Signal zu erzeugen. Dieses weitere Signal kann z.B. die Summen- und die Differenzfrequenzen des ersten und zweiten Signals enthalten.
Schließlich weist das System eine Signalverarbeitungseinrichtung auf, die auf das von der Mischstufe erzeugte Signal anspricht und die in diesem Signal enthaltene Frequenzen bestimmt und dadurch den Informationskode, der dem passiven Transponder zugeordnet ist, ermittelt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Systems zum Übertragen eines Abfragesignals, zum Empfangen eines Antwortsignals und zum Dekodieren der Information, die in dem Antwortsignal kodiert ist?
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines passiven Transponders,
der mit dem System gemäß Fig. 1 verwendet werden kann;
Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das den Taktausgang des Systems gemäß Fig. 1 verdeutlicht;
Fig. 4 ein Frequenz-Zeit-Diagramm, das das in dem
System gemäß Fig. 1 ausgesendete Signal darstellt;
Fig. 5 ein Frequenz-Zeit-Diagramm, das sowohl das ausgesendete wie auch das empfangene Signal
in dem System gemäß Fig. 1 verdeutlicht;
Fig. 6 eine spezielle Ausführungsform des Transponders gemäß Fig. 3 in Draufsicht und in vergrößertem Maßstab;
Fig. 7 einen stark vergrößerten Ausschnitt der Ausführungsform gemäß Fig. 6 in Draufsicht und
Fig. 8 Schallwellenverzögerungsglieder mit ausgezackten Kanten zur Steuerung der Schallwellendämpfung in Draufsicht und stark vergrößertem Maßstab.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 8 näher erläutert. Identische Elemente in den verschiedenen Figuren sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Fig. 1 bis 7 verdeutlichen ein Interrogator-Transponder-System, das einen Transponder für akustische Oberflächenwellen verwendet, der den technischen Standort der Erfindung bildet. Das in Fig. 1 gezeigte Sende/Empfangsund Dekodiersystem weist einen Rampengenerator 20 auf, der eine Sägezahn-Wellenform einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 22 zuführt. Der spannungsgesteuerte Oszillator erzeugt ein Ausgangssignal mit einer Frequenz f, die
- ίο -
von einer Frequenz von 905 MHz zu einer Frequenz von 925 MHz wiederholt linear nach oben ansteigt. Dieses Signal wird mit Hilfe eines Hochfrequenzverstärkers 24 verstärkt und einem Sende/Empfangsschalter 26 zugeführt. Dieser Schalter 26 führt das Signal entweder zu einem Sendeleistungsverstärker 28 oder zu einer Dekodiermischstufe 30. Der Schalter 26 wird mit Hilfe eines 100 KHz Rechteckwellensignals gesteuert, das von einem Taktgenerator 32 erzeugt wird. Das Ausgangssignal S, vom Verstärker 28 wird einem externen Zirkulator oder Sende/Empfangs (TR)-Schalter 34 zugeführt und als elektromagnetische Strahlung durch eine Antenne 3 6 ausgesendet.
In Fig. 2 ist ein Blockd,iagramm des dem System gemäß Fig. 1 zugeordneten Transponders dargestellt. Der Transponder empfängt das Signal S, an einer Antenne 38 und führt es einer Anzahl von Verzögerungselementen 40 zu, die die angezeigten Verzögerungszeiten TQ und ΔΤ aufweisen. Nach Durchlauf jedes nachfolgenden Verzögerungselements wird ein Teil des Signals IQ, I,, I~ ... In abgezweigt und einem Summierelement 111 zugeführt. Das sich ergebende Signal S„, das die Summe der Zwischensignale Iq,... I darstellt, wird zu der Antenne 38 zurückgeführt und zu der Antenne 36 in dem System gemäß Fig. 1 übertragen.
Das Transponderantwortsignal S2 wird durch die Antenne 36 empfangen, gelangt durch den Zirkulator oder TR-Schalter 34 zu einem Empfangsverstärker 44. Die Ausgangsgröße S. dieses Verstärkers 44 wird in der Mischstufe 30 mit dem Signal S,, das intermittierend von dem Schalter 26 dargeboten wird, überlagert.
Die Ausgangsgröße S1- der Mischstufe 30 enthält die Summen- und die Differenzfrequenzen der Signale S^ und S.. Diese
Ausgangsgröße wird einem Bandpaßfilter 36 zugeführt, das einen Durchlaßbereich von 1 bis 3 KHz aufweist. Die Ausgangsgröße dieses Filters gelangt über ein Anti-Umfalte-Filter 48 zu einer Abtast- und Halteschaltung 50.
Die Abtast- und Halteschaltung liefert jeden Abtastwert an einen Analog-Digital-Wandler 52. Dieser Analog-Digital-Wandler 52 liefert wiederum den digitalen Wert dieser Abtastung an einen Prozessor 54, der die in dem Signal enthaltenen Frequenzen mit Hilfe einer Fourier-Transformation analysiert. Die Abtast- und Halteschaltung 50 und der Analog-Digital-Wandler 52 werden mit Hilfe eines Abtastsignals stroboskopisch abgetastet, das der Kompensation der Nichtlinearität in der monoton ansteigenden Frequenz f des Oszillatorausgangssignals in bezug auf die Zeit dient.
Um diese Kompensation zu bewirken, wird das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 22 erzeugte Signal mit der Frequenz f über einen Trennverstärker 56 zu einem Verzögerungselement 58 mit einer konstanten Signalverzögerungszeit T geleitet. Sowohl das verzögerte wie auch das unverzögerte Signal wird einer Mischstufe 60 zugeführt, die ein Signal S7 erzeugt, das sowohl Summen-als auch Differenzfrequenzen enthält. Das Signal S7 wird einem Tiefpaßfilter 62 angelegt, das lediglich den Teil des Signals durchläßt, der die Differenzfrequenzen enthält. Die Ausgangsgröße des Tiefpaßfilters wird einem Nulldurchgangsdetektor 64 zugeführt, der bei jedem ins Positive (oder Negative) gehenden Nulldurchgang einen Impuls erzeugt. Dieser Impuls wird verwendet, um die Abtast- und Halteschaltung 50 sowie den Analog-Digital-Wandler 52 stroboskopisch abzutasten.
Die Fig. 3 bis 5 verdeutlichen die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 1. Fig. 3 zeigt den 100 KHz Ausgang des
Taktgenerators 32. Fig. 4 zeigt den Frequenzhub des Signals, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 22 erzeugt wird. Fig. 5 zeigt in durchgezogenen Linien die Frequenz des übertragenen bzw. gesendeten Signals S und in gestrichelten Linien 68 die Frequenz des Signals S2, wie es von dem Transponder empfangen wird. Wie ersichtlich, wird das Signal 68 während der zwischen den Übertragungen des Signals 66 gelegenen Intervalle empfangen. Diese Intervalle werden so gewählt, daß sie etwa der "Rundreise"-Laufzeit entsprechen, die sich aus der übertragung eines Signals zu dem Transponder sowie dem Empfang des Transponderantwortsignals ergibt. Wie aus den mehreren gestrichelten Linien ersichtlich, enthält das Transponderantwortsignal eine Vielzahl von Frequenzen zu.irgendeinem gegebenen Zeitpunkt als Folge der kombinierten (z.B.
summierten) Zwischensignale, die unterschiedliche Verzögerungszeiten (T-, Τ» + ΔΤ, TQ + 2ΔΤ, , Tq.+ ΝΔΤ) aufweisen.
Die Fig. 6 und 7 verdeutlichen ein Ausführungsbeispiel eines passiven Transponders, der dem Blockdiagramm gemäß Fig. 2 entspricht. Dieser Transponder bewirkt eine Umwandlung des empfangenen Signals S1 in eine akustische Welle und anschließlich eine Rückumwandlung der akustischen Energie in ein elektrisches Signal S-, das über eine Dipolantenne 70 ausgesendet wird. Im einzelnen weist das Signalumwandlungselement des Transponders ein Substrat aus piezoelektrischem Material, wie z.B. einem Lithiumniobat (LiNbO3)-Kristall, auf. Auf der Oberfläche dieses Substrats ist eine Metallschicht, beispielsweise aus Aluminium, abgelagert, die ein Muster ausbildet, wie es im Detail in Fig. 7 dargestellt ist. Z.B. kann dieses Muster aus zwei Sammelschienen 74 und 76 bestehen, die mit der Dipolantenne 70 einem Energieübertragungswandler
und einer Vielzahl von Abzweigwandlern 80 verbunden sind. Die Sammelschienen 74 und 76 definieren somit einen Ausbreitungsweg 82 für eine Schallwelle, die von dem Energieübertragungswandler erzeugt wird und sich im wesentlichen linear fortpflanzt und jeden Abzweigwandler der Reihe nach erreicht. Die Abzweigwandler wandeln die akustische Welle in eine' elektrische Energie zurück, welche mit Hilfe der Sammelschienen 74 und 76 gesammelt und somit summiert wird. Diese elektrische Energie aktiviert dann die Dipolantenne 70 und wird in eine elektromagnetische Strahlung umgewandelt und als Signal S~ ausgesendet.
Die Abzweigwandler 80 sind in gleichen Abständen längs des Ausbreitungsweges 82 der akustischen Welle vorgesehen, wie in Fig. 6 gezeigt, und ein dem Transponder zugehöriger Informationskode wird durch eine bestimmte Anzahl von "Verzögerungsgliedern" 84, die zwischen den Abzweigwandlern angeordnet sind, der Welle aufgeprägt. Diese Verzögerungsglieder, die in Fig. 7 detailliert dargestellt sind, bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Sammelschienen 74, 76 und die Wandler 78, 80 und werden zusammen mit diesen abgelagert bzw. niedergeschlagen. Jedes Verzögerungsglied hat eine ausreichende Breite, um die Ausbreitung der Schallwelle von einem Abzweigwandler 80 zum nächsten um ein ..Viertel Zyklus oder 90° in bezug auf eine unverzögerte Welle bei der Betriebsfrequenz (ca.
915 MHz) zu verzögern. Sieht man zwischen aufeinanderfolgenden Abzweigwandlern 80 Stellen für drei Verzögerungsglieder vor, so kann die Phase Φ der akustischen Welle, die von einem Abzweigwandler empfangen wird, so gesteuert werden,daß vier Phasenmöglichkeiten vorgesehen werden:
1. Kein Verzögerungsglied befindet sich zwischen aufeinanderfolgenden Abzweigwandlern = -90°;
2. ein Verzögerungsglied befindet sich zwischen aufeinanderfolgenden Abzweigwandlern = 0°;
3. zwei Verzögerungsglieder befinden sich zwischen aufeinanderfolgenden Abzweigwandlern = +90°;
4. drei Verzögerungsglieder befinden sich zwischen aufeinanderfolgenden Abzweigwandlern = +180°.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird die Phaseninformation O0 (die Phase des Signals, das vom ersten Abzweigwandler in der Reihe aufgenommen wird) und φ,, Φ2, ... ΦΝ (die Phasen der Signale, die von den nachfolgenden Abzweigwandlern aufgenommen werden) dem Kombinationselement (Summierer) 42 zugeführt, das in dem Ausführurigsbeispiel gemäß Fig. 6 die Sammelschienen 74 und 76 aufweist. Diese Phaseninformation, die als Signal S„ von der Antenne 70 ausgesendet wird, enthält den Informationskode des Transponders.
Wie in Fig. 7 dargestellt, weisen die drei Verzögerungsglieder 84 zwischen den beiden Abzweigwandlern 80 jeweils eine derartige Breite (L) auf, daß eine Phasennacheilung von 90° bezüglich der Ausbreitung einer akustischen Welle von einem Abzweigwandler zum nächsten vorgesehen wird, und zwar im Vergleich zu der Phase, die bei Fehlen eines derartigen Verzögerungsglieds vorliegt. Diese Breite (L) ist abhängig vom Material des Substrats und auch des Verzögerungsglieds selbst, wie auch von der Dicke des Verzögerungsglieds und der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle. • Wie oben bemerkt, besteht das Substratmaterial vorzugsweise aus Lithiumniobat (LiNbO.,) und das Material der Verzögerungsglieder besteht vorzugsweise aus Aluminium.
In den nachfolgenden Gleichungen entspricht V der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer akustischen Welle bzw. Schallwelle auf einer'freien Oberfläche", die. kein Ver-
zögerungsglied aufweist (V = 3488 m/sec für ein Lithiumniobatsubstrat); V entspricht der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Schallwelle auf einer Oberfläche, die mit Hilfe eines unbegrenzt dünnen Verzögerungsglieds kurzgeschlossen ist; φ kennzeichnet die nominelle Phasennacheilung bei der übertragung einer Schallwelle von einem Abzweigwandler zum nächsten Abzweigwandler, falls kein Verzögerungsglied vorliegt; und δφ kennzeichnet die zusätzliche Phasennacheilung, die durch ein Verzögerungsglied hervorgerufen wird. Man definiert nun:
V0 2
wobei K eine "Kopplungskonstante für eine metallisierte (Aluminium), piezoelektrische (Lithiumniobat) Oberfläche darstellt.
Da Δφ Vn-V kt
— = ■— + — und
V0
φ = 2ttL ,
λ
wobei kt/λ einen Annäherungswert infolge der Massenbelastung durch das Verzögerungsglied darstellt;
k ist eine Porportionalitätskonstante, die von den Materialien des Substrats und des Verzögerungsglieds abhängt;· und
t stellt die Dicke des Verzögerungsglieds dar, daraus folgt
Δ φ λ 1 kt
= - K2 + — und
2ttL 2 λ
Δφλ
L = —:
2U [V1 K2 + (kt/λ)]
Die bevorzugte Dicke des Verzögerungsgliedfilms beträgt etwa 0,1 μΐη. Die Herstellung des Transponders wird erleichtert, falls zuerst drei Verzögerungsglieder zwischen allen Abzweigwandlern abgelagert und anschließend Verzögerungsglieder wahlweise entfernt werden, um den Kode dem Transponder einzuprägen.
Mit Verzögerungsgliedern, die eine 90°-Verzögerung vorsehen, können vier Kodemöglichkeiten für jeden Satz, bestehend aus drei Verzögerungsgliedern, vorgesehen werden. Demzufolge sind für den in Fig. 6 gezeigten Transponder, der sieben Sätze von Verzögerungsgliedern aufweist, 4 Kodemöglichkeiten gegeben.
Fig. 8 verdeutlicht Verzögerungsglieder 86, die sowohl die Amplitude als auch die Phase der Schallwelle steuern können. Eine derartige Amplitudenmodifikation kann vom Empfangs-Dekodier-System erfaßt werden, so daß zusätzliche Kodesdem Transponder eingeprägt werden können, ohne daß dabei zusätzliche Abzweigwandler und Verzögerungsglieder erforderlich werden. In diesem Fall nimmt die Amplitudenmodifikation der akustischen Oberflächenwelle die Form einer vorgeschriebenen Dämpfung an. Diese Dämpfung wird durch Wellenauslöschung an der Kante des Verzögerungsgliedes hervorgerufen.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich, weist die ausgezackte Kante der Verzögerungsglieder 86 einen ersten Kantenteil 88 sowie einen zweiten Kantenteil 90 auf, die senkrecht zum Ausbreitungsweg 92 der akustischen Oberflächenwelle verlaufen, aber in Richtung des Ausbreitungsweges um einen Abstand D in bezug aufeinander versetzt sind. Der erste Kantenteil 88 hat eine Gesamtlänge a, während der zweite Karitenteil 90 eine Gesamtlänge b hat. Es ist verständlich, daß, obwohl die ausgezackte kante in Fig. 8 nur zwei Segmente aufweist, die Kante in mehrere Segmente für jeden Kantenteil unterteilt werden kann. Es ist lediglich notwendig, daß die Segmente des ersten Kantenteils alle eine Verzögerungsgliedbreite L, aufweisen, wohingegen die Segmente des zweiten Kantenteils eine Verzögerungsgliedbreite Lp aufweisen.
Somit entspricht der Abstand a der Summe aller Segmente des ersten Kantenteils, wohingegen der Abstand b der Summe aller Segmente des zweiten Kantenteils entspricht.
Die maximale Wellenauslöschung wird an der ausgezackten Kante erreicht, falls der Abstand D so ausgewählt ist, daß der Unterschied der Verzögerung, der an dem ersten und dem zweiten Kantenteil des Verzögerungsglieds vorgesehen wird, η·180° beträgt; wobei η eine ungerade, ganze Zahl ist. Im einzelnen wird D vorzugsweise so ausgewählt, daß gilt: φ,-φ« = nir Radian; wobei φ, die zusätzliche Verzögerung darstellt, die von dem Verzögerungsglied längs des Abstands bzw. der Breite L, vorgesehen wird, und φ« die zusätzliche Verzögerung darstellt, die von dem Verzögerungsglied längs der Breite L» vorgesehen wird.
Anhand der vorstehend abgeleiteten Formel für die Breite L eines Verzögerungsgliedes erhält man:
7
wobei X = -. κ +
2ττΧ
L „ kt
2 λ
L2
2irX
D = L, - L- = (Δφ, - Δφ0) r λ
ηλ
K2 + 2kt/x
Der Dämpfungsbetrag, der mit Hilfe der gezackten Kante vorgesehen wird, kann entweder durch Variation des Abstandes D gesteuert werden, um mehr oder weniger als die optimale Verzögerung, wie sie durch die obige Formel definiert ist, vorzusehen oder durch Variation der relativen Gesamtlängen a und b des ersten und zweiten Kantenteils. Bezeichnet man W als Dämpfungsbewertungsfaktor, so gilt dann unter optimalen Verzogerungsbedingungen:
W = (a - b)/(a + b).
Wie aus dieser Formel ersichtlich, tritt die maximale Dämpfung auf, falls a_ gleich b_ ist (W=O) und die minimale Dämpfung, falls entweder a_ oder b_ gleich Null ist (W=I).
Es wird empfohlen, die amplitudenmodifizierenden Verzögerungsglieder, wie in Fig. 8 verdeutlicht, vor und nach einem Abzweigwandler 94 spiegelbildlich anzuordnen. Diese Anordnung kompensiert Unregelmäßigkeiten in der Schallwellenfront, die durch diese Verzögerungsglieder hervorgerufen werden.
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Claims (11)

v.FÜNER EBBINGHAUS FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 OI 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95 X-CYTE, INC. DEAB-32281.6 17. Oktober 1984 AMPLITUDEN- UND PHASENMODIFIZIERENDE VERZOGERUNGSGLIEDER AUFWEISENDER, PASSIVER TRANSPONDER FÜR AKUSTISCHE OBERFLÄCHENWELLEN Patentansprüche :
1. Passiver Transponder zum Übertragen eines kodierte Informationen enthaltendes Antwortsignals in Erwiderung auf den Empfang eines von einem Abfragesystem stammenden Abfragesignals mit
(a) einem Substrat (72), dessen Oberfläche für Schallwellen einen Ausbreitungsweg (82, 92) ausbildet,
(b) einem auf der Oberfläche angeordneten Energieübertragungswandler (78), der das Abfragesignal (S,) in eine Schallwelle umwandelt, die sich längs des Ausbreitungsweges (82, 92) fortpflanzt, ·
(c) einer Vielzahl von Abzweigwandlern (80, 94), die auf der Oberfläche längs des Ausbreitungsweges (82, 92) im Abstand angeordnet sind und die Schallwelle in entsprechende Ausgangssignale (I) umwandelt und
(d) einer Schaltungseinrichtung (74, 76), die mit den Abzweigwandlern zum Kombinieren der Ausgangssignale (I) verbunden ist und das Antwortsignal (S2) erzeugt,
dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Schallwellen-Verzögerungsglied (84; 86) auf der Substratoberflache längs des Ausbreitungsweges (82; 92) zum Steuern der Schallwellenlaufzeit (ΔΤ) von Wandler (80; 94) zu Wandler (80; 94) angeordnet ist.
2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Verzögerungsgliedern (84; 86) vorgesehen ist, wobei die Verzögerungsglieder zwischen den Abzweigwandlern zum Steuern der Verzögerungszeit zwischen den entsprechenden Abzweigwandlern angeordnet sind.
3. Transponder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Verzögerungsgliedern (84; 86) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abzweigwandlern (80, 80; 94, 94) vorgesehen ist.
4. Transponder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungsglieder (84; 86) gleiche Größe aufweisen.
5. Transponder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Verzögerungsglied (84; 86) eine Phasennacheilung von 90° gegenüber der Schallwelle erzeugt.
6. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Verzögerungsglied (84; 86) aus einer auf der Oberfläche des Substrats (72) ange-
ordnetenMetallschicht besteht.
7. Transponder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Metall Aluminium ist.
8. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite (L) des Verzögerungsglieds in Ausbreitungsrichtung der Schallwelle und die Dicke (t) des Verzögerungsglieds gemäß der folgenden Gleichung ausgewählt werden:
Δφλ L =
2* [^2 κ;? + (Kt/λ)]
wobei Δ Φ die Phasennacheilung infolge des Verzögerungsglieds ist,
λ die die mittlere Wellenlänge bzw. Hauptwellenlänge der Schallwelle ist sowie
K und k Konstanten sind.
9. Transponder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Phasennacheilung Δφ 90° beträgt,
10. Transponder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Kante des Verzögerungsglieds (86) auf einer senkrecht zum Ausbreitungsweg (92) verlaufenden Seite zum Steuern der Dämpfung der Schallwelle ausgezackt ist.
11. Transponder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die ausgezackte Kante einen ersten Kantenteil (88) sowie einen zweiten Kantenteil (90) aufweist, die senkrecht zum Ausbreitungsweg (92) verlaufen und in Richtung des Ausbreitungsweges (92) einen Abstand
(D) in bezug aufeinander aufweisen, so daß die Verzögerungsdifferenz, die vom Verzögerungsglied an den ersten und zweiten Kantenteil (88, 90) vorgesehen wird, η · 180° beträgt, wobei η eine ungerade, ganze Zahl ist.
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