KR100694363B1 - 무선으로 인테로게이션 가능하고 최적 코드 크기를 갖는 표면 탄성파 소자 - Google Patents

무선으로 인테로게이션 가능하고 최적 코드 크기를 갖는 표면 탄성파 소자 Download PDF

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Abstract

코딩 구성은 동일 크기의 구조 분해능(Δ)을 갖는 시스템과 종래 기술을 비교하여, 동일한 수의 코드에 대한 확장된 코드 크기를 허용하거나 및/또는 그것에 의해 더 작은 코드 엘리먼트의 코드 크기에 대해 코드당 요구되는 것이 기재되어 있다. 코드 엘리먼트(21) 및 공진기(220))는 신규한 방법으로 한정된 매트릭스(30)에서 기본값으로 배열되며, 이 매트릭스는 구조 분해능(Δ)에 대응하는 서브분할보다 더 미세한 기본값(130)의 서브분할(δ)을 갖는다. 평균값 형성을 갖는 부가의 개선이 있다.

Description

무선으로 인테로게이션 가능하고 최적 코드 크기를 갖는 표면 탄성파 소자 {REMOTE-INQUIRY SURFACE ACOUSTIC WAVE COMPONENT WITH OPTIMUM CODE SPACE}
본 발명은 종래기술(US-A-4 263 595, US-A-5 469 170, 1995 IEEE Ultrasonics Symp., pages 117-120, WO 96/14589, WO 97/42519. WO 97/26555)로부터 대체로 공지된 바와 같이 무선으로 인테로게이션 가능한 코딩된 표면 탄성파 소자에 관한 것이다.
물리적 설계의 관점에서, 표면 탄성파 소자는 압전 재료 또는 압전 코팅부를 갖는 재료로 구성된 기판 웨이퍼를 포함한다. 적어도 하나의 인터디지탈(interdigital) 구조물이 이러한 압전 특성을 갖는 표면/코팅부상에 또는 내부에 압전 트랜스듀서로서 위치한다. 트랜스듀서의 구조물 엘리먼트가 적절하게 전기적으로 여기될 때, 이러한 트랜스듀서는 음향파를 야기하고, 이러한 음향파는 일반적으로 표면 탄성파라 불리며 기판 표면내에 형성된다. 이러한 표면 탄성파는 공지된 바와 같이 인터디지탈 구조물에 의해 제어되는 이동 방향/거기에서의 형태를 갖는다. 이러한 구조물은 표면 평면내 주(main) 전파방향을 한정한다.
무선으로 인테로게이션 가능한 표면 탄성파 소자에 상응하는 방식으로, 소자내 이러한 표면 탄성파는 무선으로 여기/급전되는 트랜스듀서에 의해 여기될 수 있다. 이를 위해, 트랜스듀서는 무선 수신을 위한, 그리고 일반적으로 이러한 트랜스듀서로부터 수신기로의 응답 신호의 무선 회귀 송신을 위한 적절한 안테나를 구비한다. 안테나를 갖는 별도의 트랜스듀서가 인테로게이션 신호를 위해 또한 제공될 수 있다.
인테로게이션 신호는 사전 설정될 수 있는 최소 밴드폭으로 전송될 수 있는 송신기에 의해 송신된다. 이러한 무선 신호 송신은 예를 들면, 무선 경로와 같은 비선형 전자 소자의 도움으로 무선-주파수 펄스를 생성하는데 열적 및/또는 기계적 에너지를 사용할 수 있는 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 구체적인 사항은 공지되어 있다.
상기 소자로부터 재송신된 무선 응답 신호를 위한 수신기가 특히 표면 탄성파 소자를 가지고 동작하는 시스템의 요구조건을 만족시키는 밴드폭의 관점에서 공지된 바와 같이 설계되어야만 한다.
식별을 위해 사용되는 표면 탄성파 소자의 경우, 이를 위해 수신된 신호가 개별적으로 적절하게 코딩된 사전 설정된 표면 탄성파 소자와 응답 신호로서 고유하게 연관될 수 있도록 보장되는 것이 필요하고, 여기서 시스템은 서로 다르게 코딩되지만 인테로게이션 가능한 다수의 이와 같은 소자를 포함하거나 및/또는 다른 방식으로 시스템 수신기내에 도달하는 다른 신호가 수신된다.
따라서, 무선으로 인테로게이션 가능한 이러한 표면 탄성파 소자에 개별 코딩이 제공되는 것은 공지되어 있으며 일반적으로 실행되고, 이는 시스템내에 포함된 다수의 이러한 표면 탄성파 소자내 개별 수신된 신호에서 개별 소자를 서로에 대해 고유하게 구별하게 하는 것을 가능케 한다.
가장먼저, 무선으로 인테로게이션 가능한 이러한 코딩된 표면 탄성파 소자에 대해 두 가지 적용 선택 예가 제공되어야 한다. 이러한 예들 중 하나는 예를 들면 코딩을 갖는 이러한 표면 탄성파 소자가 이러한 소자 또는 코딩에 의해 적절한 방식으로 식별될 수 있는 대상에 맞추어지는 것이다. 이러한 소자는 ID 태그로서 공지되어 있다. 다른 예는 표면 탄성파 소자가 추가의 특성을 갖거나 또는 예를 들면, 온도, 힘(force) 변수 및/또는 다른 물리적, 화학적 또는 이와 같은 상태 변수를 측정하기 위한 센서로서 추가의 특성을 갖는 것이다. 이들과 관련된 표면 탄성파의 이러한 응용 및 개선은 공지되어 있다.
인테로게이션 신호로부터 코딩된 무선 응답 신호를 생성하는 여러 원리가 가능하다. 일례는 트랜스듀서의 이미 언급된 인터디지탈 구조물의 배치에 대해 공지된 방식으로 조정되도록 위치하는 코딩용 반사기 엘리먼트를 제공하는 것이다. 이러한 반사기 엘리먼트는 일반적으로 스트립 엘리먼트이고, 이는 표면 탄성파의 주 전파방향의 경로에서 기판 웨이퍼의 표면상에/표면 내에 제공된다. 코드 엘리먼트에 대한 추가의 예로서 이러한 반사기 엘리먼트 대신에, 공진기가 트랜스듀서나 트랜스듀서들에 할당될 수 있고, 이들은 이하에서 추가로 설명될 것이다.
개별 반사기 엘리먼트는 인테로게이션 신호 즉, 송신된 펄스에 대해 시간적으로 시프트되는 표면 탄성파 소자 응답 신호를 생성한다. 이 대신에 공진기를 갖는 소자가 적정 특정 (공진) 주파수에서 응답 신호를 생성한다. (서로에 대해 그리고 트랜스듀서에 대해) 다른 위치에 위치하는 각각의 다수의 반사기는 시간적으로 다르게 시프트된 다수의 해당 펄스 응답 신호를 생성하고, 상호 시간 시프트는 서로에 대해 관련 반사기의 위치에 의존한다. 대응하는 상황이 다른 주파수를 위해 제공된 다수의 여러 공진기에 대한 다양한 응답 공진 주파수에도 적용된다.
따라서, 무선 인테로게이션 신호에 응답하여 표면 탄성파 소자에 의해 생성된 응답 신호는, 반사기의 경우 서로에 대해 시간적으로 오프셋된 응답 신호 엘리먼트의 추가의 중첩이거나, 공진기의 경우 다수의 해당 정현파의 추가의 중첩, 서로 다른 주파수에서의 시간-제한(일반적으로 지수적으로 붕괴하는) 응답 신호 엘리먼트이다. 개별 표면 탄성파 소자는 관련 소자내 개별 반사기의 선택된 위치에 해당하는 수신 시간을 결정함으로써 일반적으로 식별된다. 공진기 원리는 개별 공진기의 선택된 공진 주파수에 해당하는 주파수 제공 포인트에서 상기 수신된 스펙트럼내 진폭을 야기한다. 따라서, 관련 반사기-코딩된 표면 탄성파 소자의 코딩 또는 압착 코드는 기준 반사기 엘리먼트 또는 기판 웨이퍼의 표면상의 트랜스듀서의 위치에 대해 제공되는 개별 반사기의 코딩된 위치를 물리적으로/구조적으로 포함한다. 공진기가 코딩에 사용될 때, 개별 공진기의 선택된 방식으로 제공되는 여러 공진 주파수는 개별 소자상에 압착되는 코드를 야기한다.
이와 관련된 문제점중 하나는 관련 특정 시스템의 구조 분해능이 항상 제한된다는 것이다. 이 경우, 구조 분해능은 기판 웨이퍼상의 서로 바로 인접하는 두 개의 반사기 또는 직접 인접하는 공진 주파수를 갖는 두 개의 공진기로부터 두 개의 반사 또는 공진 응답 신호 엘리먼트를 각각의 경우 서로로부터 분리된 두 개의 응답 신호 엘리먼트인 것으로서 식별하는 시스템의 능력을 의미한다. (이 경우 시스템은 필수적으로 송신기, 표면 탄성파 소자 및 수신기를 포함하며) 시간 측정을 하는 시스템(반사기)에서, 시간 구조 분해능(
Figure 112006059867656-pct00001
t)은 시스템/측정에 사용된 스펙트럼 밴드폭에 반비례한다. 즉,
Figure 112006059867656-pct00002
t는 1/B에 비례한다. 주파수 측정을 사용하는 시스템(공진기)에서, 상관관계는 대체로 유사한데, 즉, 이 경우 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00003
f는 시스템의 품질 인자인데, 즉 측정 신호의 시간 지속시간 t에 반비례한다(
Figure 112006059867656-pct00004
f는 1/t에 비례한다). 가우스 포락선을 갖는 정상 측정 신호를 위해 비례 인자는 대략 0.5이다.
상기 기본적으로 제한된 구조 분해능은 반사기의 경우에 모든 코드 엘리먼트가 서로로부터 최소의 거리에 있어야 하며, 공진기의 경우에 중간-주파수 사이에 해당 최소 간격을 가져야 한다는 것을 의미하는데 그 이유는, 그렇지 않을 경우 위치 또는 주파수의 관점에서 각각 인접한 (반사기 또는 공진기) 엘리먼트로부터의 신호 소자가 관련 소자의 코드의 신뢰할 수 있는 평가(식별)가 더이상 가능하지 않도록 응답 신호에서 중첩되기 때문이다.
오로지 완전함을 위해, 추가적으로 더욱 광범위한 코딩 선택이 본 발명을 위해 제공될 수 있고, 이는 이하에서 설명될 것이다. 예를 들면, 2이상의 베이스(base)를 갖는 코드가 이진수 시스템(반사기가 존재/반사기 부재) 대신에 사용될 수 있다. 이를 달성하기 위한 하나의 가능한 방법은 개별 코드 엘리먼트에 대해 다수의 진폭 임계/단계를 제공하는 것이다. 다른 가능한 방법은 (추가적으로) 두 개의 코드 엘리먼트로부터의 두 개의 신호 사이의 위상차를 (단계적으로) 평가하는 것이다.
요구된 코드 크기에 따라. 공지된 코딩이 위치의 관점에서 볼 때 표면 탄성파 소자상에 트랜스듀서에 의해 형성된 표면 탄성파의 주 전파방향을 따라 분포된 더 많거나 더 적은 반사기 스트립을 배열시키는 것이다. 예를 들면, 32비트의 코드 크기에 대해, 주 전파방향으로 줄지어 위치되어 그곳에 위치할 최대 32개의 반사기를 위해 32개의 스페이스가 제공된다는 것이 공지되어 있다. 따라서, 1㎲의 시스템의 (지연 시간=탄성파의 속도 v로 나누어진 경로 길이에 기초하여 측정된) 구조 분해능에 대해, 31㎲의 지연 시간 길이 즉, 첫 번째 비트부터 32번째 비트까지의 지연 시간 길이는 반사기의 배치에 대해 이중 코딩을 위해 필요하다. 이는 소자에 요구되는 기판 웨이퍼가 상당한 길이를 가져야 한다는 것을 의미한다. 이는 본 발명과 관련하여 이하에서 설명된 기술적 문제와 관련된다. 코드 엘리먼트로서 공진기의 사용에 관해서는 (추가로 이후 설명되는) 상세한 설명을 참조한다.
본 발명의 목적은 특히 사전 설정된 특별히 큰 코드 크기에 대해 (종래기술과 비교하여) 보다 짧은/작은 기판 웨이퍼 길이/크기 및/또는 가능한 한 개별 코드당 적은 코드 엘리먼트를 가질 수 있도록 하는 것이다. 다시 말해, 이는 코드당 최적의 소수의 코드 엘리먼트를 갖도록 관리되면서 짧은/작은 기판 웨이퍼 길이/영역에 개별적으로 선택되는 것에 기초해서 배치되는 사전 설정된 코드 크기를 위한 코딩 설계를 갖는 것을 목적으로 한다는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1항 또는 청구항 2항에 의해 달성되며, 추가의 개선 및 변형예가 종속항에 개시된다.
개별 코드를 형성하는 새로운 위치 또는 주파수 분포가 본 발명에 따른 새로운 코딩 원리를 의해 제공되며, (이 경우 반사기의 위치 분포에 대해 가장먼저 이하에서 설명된다) 상술된 바와 같이 주어진 구조 분해능에 대해 다수의 다른 코드를 허용한다. 상기 예로 유지하기 위해, 예를 들어 표면 탄성파 소자 및 1㎲의 구조 분해능을 갖는 관련 시스템 (특히, 신호를 평가하는 수신기) 및 상술된 길이의 31㎲의 지연 시간을 갖는 표면 탄성파의 경우, 본 발명은 종래 기술에 사용할 수 있는 232 개의 다른 코딩에 비해 대략 4000배의 인자만큼 증가된 코드 크기(17 167 680 177 565 코딩)를 가능케 하며, 이는 대략 공지된 코딩에 기초하여 43 비트의 코드 크기에 해당한다. 이 대신에, 이하의 설명에서 설명되는 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는 32 비트의 상기 코드 크기를 가능케 하기 위해, 본 발명은 각각의 경우 각각의 코드에 대해 조립될 단지 23개의 반사기(공진기)만을 필요로 하고, 이로써 22.5㎲의 지연 시간에 해당하는 상당히 짧은 기판 웨이퍼 길이만으로도 충분하다. 상기한 수적 비교는 본 발명에 따라 달성되는 장점의 일례에 불과하다. 만일 시스템내 반사기의 경우 지연 시간 측정(또는 공진기의 경우 주파수 측정)이 훨씬 더 적은 측정 부정확도를 가질 것이고, 이는 각각의 경우 수 배 더 크도록 선택되어 예를 들면, 코드당 조립된 20개의 반사기의 최대값만을 갖는 공지된 32-비트 코딩이 19㎲의 길이를 가지면서 생성될 수 있도록 한다.
추가의 예는 주로 반사기(=시간 영역의 코딩)를 갖는 본 발명에 따른 소자의 구성을 기초로 또한 그에 대해서 제공되고, 공진기(=주파수 영역의 코딩)를 갖는 실시예와 관련한 추가의 정보에 의해 후속될 것이다.
청구항에 따르면, 지연-시간 측정 또는 주파수 측정에 대한 시스템의 측정 부정확도의 특성이 상술되어진 공지된 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00005
에 대해 사용되며 도입되었다. 측정 부정확도는 시스템을 사용하여 측정된 지연 시간/주파수 값이 물리적 구조의 실제 지연 시간/주파수 값과는 다른 랜덤 오차 및 계통 오차를 나타낸다. 반사기의 시간 위치 또는 공진기의 주파수는 수행된 측정의 부정확도 또는 시스템 사용으로 인해 측정 부정확도로서 불리는 간격내에서만 정확하게 한정될 수 있다. 표면 탄성파 소자를 갖는 시스템내 측정 부정확도의 크기 δ는 일반적으로 구조 분해능의 크기보다 상당히 작다. 측정 부정확도는 측정 오차가 우연 오차일 때는 다수의 특정에 대해 평균을 냄으로써 또는 계통 오차일 경우에는 보정 과정에 의해 추가로 감소될 수 있고, 이는 이하에서 설명될 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 크기 δ는 본 발명의 교지에 따라 코딩을 위해 등간격 매트릭스 간격 δt로 개별 위치 매트릭스를 형성하거나 또는 동일한 주파수 매트릭스 간격 δf로 주파수 매트릭스를 형성하는데 사용된다.
본 발명의 원리는 밴드폭으로 제공된 바와 같이 일정하고 넓은 이용가능한 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00006
에도 불구하고 이러한 위치 매트릭스내에 본 발명에 따른 이러한 반사기를 배치시키는 것이고, 제한된 구조 분해능에도 불구하고 개별 반사기의 위치가 특정적으로 결정되도록 하기 위하여, 위치 매트릭스내 매트릭스 공간이, 코드가 없을 때 즉, 코드 구성이 없을 때 위치 매트릭스내에서 서로 인접하는 공간이 점유되도록 하는 방식으로 위치하도록 한다. 예를 들어, 지연 시간 측정의 측정 부정확도가 동일한 시간 크기에 대해 특정된 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00007
(예를 들면 1㎲)의 1/2의 시간 크기 (예를 들면, δt=0.5㎲)이고, 본 발명에 따른 규칙은 매트릭스내의 두 점유된 공간 사이에서 비점유 상태로 남아 있는 매트릭스의 적어도 하나의 공간을 제공한다. 만일 예를 들어, 변수 δt가 실제로 구조 분해능의 1/3이라면, 이는 구조 분해능에 일치하는 크기를 갖는 매트릭스의 3배로 미세하게 나뉜다. 본 발명의 규칙에 따르면, 위치 매트릭스내 적어도 두 개의 공간이 코드의 두 개의 인접해 있는 점유 반사기 사이에 점유되지 않아야 하는데, 즉, 제한된 구조 분해능으로 인해 본 발명에 따른 원리의 코드 크기가 그럼에도 불구하고 개별 코드에 대해 32개의 조립된 반사기 위치를 갖는 5×1015 코딩으로 증가된다. 상기 32-비트 코딩의 코드 크기는 이 경우 19㎲인 칩 길이상에 코드당 최대 20개의 조립된 반사기를 통해 생성될 수 있다.
본 발명에서, 상술된 설명은 상기 반사기 대신에 코드 엘리먼트로서 공진기가 사용될 때도 동일하게 적용되고, 이는 이후 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 개선은 항상 사전 설정된 전체 코드 크기 소자의 그룹내 단일 개별 소자에 대해 신호 단일 개별 코드/(코딩 선택)에 대한 각각의 개별 소자중 하나의 경우에 표준으로서 제공될 동일한 수의 코드 엘리먼트, 즉, 반사기와 공진기를 제공한다. 이는 표면 탄성파 소자에 대해 트랜스듀서로부터 관측가능하고 음향파의 전파에 대해 상기 전파는 항상 동일한 크기로 감쇠하며, 결함 코드는 다른 수의 수신된 신호 엘리먼트가 존재하는 것으로부터 식별된다는 것을 의미한다. 일정한 수의 코드 엘리먼트를 갖는 본 발명의 이와 같은 개선에 따르면, 상기 코드 엘리먼트는 개별 코드에 대해 위치 매트릭스내에 다르게 분포되어 배치된다. 전체 위치 매트릭스는 -종래 기술과 비교하여- 최적의 짧은 길이의 표준을 가지며, 이에 따라 짧은 소자 크기를 가능케 한다.
만일 측정 부정확도가 훨씬 낮다면(예를 들어, 상술된 바와 같이 0.33㎲), 반사기에 대해 코드당 사전 설정된 수의 코드 엘리먼트를 갖는 코딩 선택의 수 및 코드 크기는 소자 칩의 사전 설정된 표면상의 공진기 및 사전 설정된 길이에 대해 훨씬 더 증가될 수 있다. 반대로, 만일 측정 부정확도가 주어진 코드 크기에 대해 코드당 요구된 코드 엘리먼트의 수 및/또는 요구된 길이가 더 감소되는 것을 필요로 한다면, 소자의 기판 웨이퍼의 영역은 감소될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 아이디어는 다음과 같다:
본 발명에 따른 매트릭스는 코드 크기의 개별 코드의 코드 엘리먼트에 대해 형성된다. 반사기에 대해 이것은 위치 매트릭스이고, 공진기에 대해 이것은 코드 소자로서 주파수 매트릭스이다. 관련 매트릭스에서, 매트릭스 기본값은 서로에 대해 등거리의 (위치 또는 주파수) 기본 간격 δg에 있다.
이러한 간격은 시스템의 측정 부정확도에 기초하여 크기를 가지며, 오차 δ(지연 시간 또는 주파수는 지연 시간 측정에 대해 δt; 주파수 측정에 대해 δf)을 통해 측정될 수 있다.
본 발명에 다른 매트릭스에서, 이러한 간격은 이러한 크기 δ와 같거나 큰 최적의 크기를 갖는다.
하지만, 본 발명에 따르면, 각각의 경우 코드 엘리먼트가 "점유하는" 기본값(위치/주파수)만이 전체 시스템의 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00008
과 동일한 또는 큰 방식으로 위치하는 코드 엘리먼트 사이의 간격에 대한 것이다. 만일 측정 부정확도가 각각의 경우 코드 엘리먼트가 "위치하는" 기본값(위치/주파수)만이 =0.5㎲ 또는 0.33㎲라면, 본 발명에 따라 요구되는 이러한 간격
Figure 112006059867656-pct00009
은 코드 엘리먼트로서 위치한 반사기 사이에서 각각 1㎲이고, 1㎲의 구조 분해능에 대해 시간 크기로 측정된다. 종래 기술과의 주된 차이점은 해당 방식으로 수 배 더 정밀한 위치 매트릭스가 구조 분해능보다 더 작은 크기를 사용하여 코드 엘리먼트로서 반사기를 맞추기 위해 사용될 수 있다는 것이다. 만일 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00010
이 변화되지 않는다면, 코드당 일정한 수의 코드 엘리먼트를 통해서, 더 큰 코드 크기를 달성하거나 또는 코드당 더 적은 코드 엘리먼트를 갖는 이전의 코드 크기를 달성하는 것이 가능하다. 구조 분해능과 선택된 매트릭스 크기 사이의 분할비는 정수 1 이외의 수일 수 있다(1 보다 크다).
만일 이러한 기술 기능과 관련된 사항이 공진기를 사용하여 코딩되는 표면 탄성파 소자에 사용된다면, 이는 다음과 같이 유사한 결과를 가져온다. R개의 반사기 대신에, 공진기의 수 R은 (사전 설정된 코드 크기의 일부를 형성하는) 개별 표면 탄성파 소자의 기판 웨이퍼상에 제공되고 위치한다. 이러한 R개의 공진기는 공진 주파수 fi(여기서 i=1 내지 R)를 갖고, 각각의 공진 주파수는 서로 다르다. 이러한 주파수 fi의 선택을 위한 매트릭스는 예를 들면 1 내지 46의 f 기본값을 갖는 본 발명에 따른 주파수 매트릭스이다. 이는 등간격 δf를 갖는다. (이하에서 설명되는 바와 같이 제약되는) 코딩에 사용 가능한 공진 주파수의 기본 간격은 송신기, 수신기 및 소자를 포함하는 시스템에서 개별 주파수를 측정하는 것을 가능케 하는 측정 부정확도 δf의 크기 보다 크거나 또는 최적으로 동일하게 되는 방식으로 크기가 결정된다. 반사기의 경우와 비교하여, 이 경우에도, 매트릭스내 기본값 주파수(예를 들면, 1 내지 46)로부터 매트릭스내 코드 엘리먼트로서 사용될 공진기에 대해 선택되는 공진 주파수 fi만이 두 개의 공진기의 인접 선택된 공진 주파수(fj, fj+1) 사이의 간격이 이러한 공진기의 고유 밴드폭을 포함하는 전체 시스템의 구조 분해능, 즉, 주파수 분해능
Figure 112006059867656-pct00011
f보다 크거나 동일하게 되는 것이고, 이는 이들의 품질 인자로부터 야기된다.
이하의 계산법칙은 코드 크기를 계산하는데 사용된다. 여기서 P는 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00012
내 간격당 기본값 수(P·δ=
Figure 112006059867656-pct00013
)인 것으로 가정한다. 예를 들어, 0.5㎲의 측정 부정확도 및 1㎲의 구조 분해능을 갖는 상기 예에 대해 P=2이고, 0.33㎲의 측정 부정확도 및 1㎲의 구조 분해능을 갖는 상기 예에 대해 P=3이다. R개의 개별 코드 엘리먼트에 대해 코드 크기 Cu(즉, Cu{R}) 및 코드 엘리먼트 R+P-1의 수에 대한 코드 크기(Cu{R+P-1})가 주어진다고 가정하자. 코드 크기 (Cu{R+P})가 합으로부터 즉, (Cu{R+P})=(Cu{R}+(Cu{R+P-1})로부터 얻어진다. 결과적으로, 만일 P개의 연속 코드 엘리먼트의 코드 크기는 (Cu{R}), (Cu{R+1}),...(Cu{R+P-1})인 것으로 공지되어 있으면, 코드 크기는 후속하는 총 코드 엘리먼트 수에 대해 성공적으로 계산될 수 있다.
코드 크기는, 수신 유니트가 개별 코드 엘리먼트 공진기의 수신된 신호 엘리먼트의 진폭 및/또는 위상 또는 주파수 위치의 결정을 가능케 하도록 추가적으로 설계된다면, 공진기가 코드 엘리먼트로서 사용될 때 추가적으로 증가될 수 있다. 이 경우, 진폭 또는 위상 또는 두 형태의 정보 모두는 코드 크기의 추가의 확장을 위해 공지된 원리에 따라 사용될 수 있다.
코드 엘리먼트의 구조가 (상술된 바와 같이) 센서 측정 목적으로 사용된다면, 본 발명에 따른 등간격 매트릭스에서 정확하게 반사기의 가능한 위치 또는 공진기의 주파수를 위치시키는 것이 바람직한 것이 아니라 코드 엘리먼트 위치내 한정된 불일치(주파수들)를 유도하는 것이 바람직하고, 그 결과 코드 엘리먼트 사이의 간격/주파수 간격은 등간격 매트릭스에 정확하게 일치하지 않는다. 이는 센서 방식에서의 중복되는 정보를 공급하는 모든 반사기 또는 공진기를 방지한다. 이러한 실시예에서, 물론 이전과 같이, 코드 엘리먼트 사이의 모든 위치 및 주파수 간격은 본 발명에 따라 적어도 최소 전체 센서 시스템의 구조 분해능Δ(예를 들면, 1㎲ 이상)이 되도록 선택되어야 한다. 이를 위해, (최소로서) 기본 간격 δ을 크게 설정하거나 또는 더 적은 코드가 제공되도록 하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 표면 탄성파의 코딩 형태는 특히 표면 탄성파 소자상의 구성 및 기술적 구현에 대해 이하의 설명에서 설명되는 바와 같이 다수의 장점을 제공한다. 본 발명에 따른 코딩 형태는 일정 제한하에서 예를 들면, 다중위상 코딩에 비해 소자내에서의 표면 탄성파 전파의 속도의 변화에 의존한다. 예를 들면, 434MHz의 중간-주파수를 갖는 ID 태그, 1㎲의 구조 분해능 및 간격
Figure 112006059867656-pct00014
당 P=4개의 반사기가 비교를 위해 사용된다. 이 경우, 4-단계 위상 코딩(4PSK 변조)은 본 발명에 따라 수행되는 코딩에 비교될 만한 코드 크기를 가지고, 이는 펄스 위치 변조로서 불린다. 이러한 중간-주파수로서, 1㎲를 갖는 최소 구조 분해능은 434×λ이다. 공진된 4 PSK 변조로, 두 개의 인접 상태는 90°의 위상각으로 분리된다 즉, 1/4λ이다. 0.25λ: 434λ=1㎲:1736만큼의 반사기의 시간 위치의 변화는 소자의 표면 탄성파의 속도의 불일치 때문에 또는 소자의 제조상 위치 부정확 때문에 야기되고, 이에 따라 응답 신호의 허용 불가능한 붕괴를 발생시켜 결함 식별을 야기한다. 본 발명에 따른 것과 동일한 방식으로 코딩되는 소자의 경우, 반사기의 위치가 매트릭스내에서 0.25㎲만큼 부정확하게 위치하는 경우에만 이러한 오차가 발생된다. 본 발명에 따라 코딩된 표면 탄성파 소자에 대해 신호의 비교될 만한 붕괴가 발생된다. 이는 본 발명에 따라 수행된 코딩을 갖는 표면 탄성파 소자가 상기 PSK 변조에 비해 표면 탄성파 속도에서의 변동 및/또는 위치 에러에 대해 400 인자만큼 덜 민감하게 된다는 것이다. 이와 별도로, 본 발명에 따른 코딩 형태는 표면 탄성파에 대해 매우 견고한 다중값 코딩이라는 것이 자명하다. 이는 주된 장점과 관련되고, 이는 본 발명에 따른 개별 소자의 제조에 영향을 준다.
이상의 설명은 측정 부정확도에 대해 개별 크기 δ에 기초하고, 상기 부정확도는 본 발명에 따른 또는 본 발명에 따라 사용되는 위치 매트릭스/주파수 매트릭스의 매트릭스 간격 δt 및 δf에 대해 시스템의 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00015
보다 약간 더 크거나 약간 더 작다. 이 경우, 이러한 크기값 δ는 예를 들면 표면 탄성파 소자와 동작할 때 얻어진 실험 또는 측정에 기초하여 선택된다. 본 발명의 개선예의 목적은 달성될 (적은) 측정 부정확도 크기 δ가 사전 설정된 특히, 본 발명을 가능한 한 최적으로 사용하기 위해 사전 설정된 방식으로 신중하게 달성될 수 있는 방식을 이용하는 조치들을 특정하는 것이다.
이러한 목적은 개별 코딩된 표면 탄성파 소자의 개별 코드의 판독과정을 수행하는 바람직한 방식에 의해 수행된다. 이러한 판독과정은 여러번 연속하여 판독될 수 있는 개별 코드를 제공하는데, 즉 해당 방식으로 여러 번 측정될 수 있는 각각의 개별 코드 엘리먼트를 제공한다. 개별 반사기의 위치 또는 개별 공진기의 주파수에 대한 시간 크기 t는 측정에 의해 검출되는데, 즉 인테로게이션 신호에 의해 측정된다. 개별 코드를 갖는 개별 코드 엘리먼트의 이러한 다중 판독은 이러한 코드의 해당 다중 판독의 과정에서 매우 빠른 시퀀스로 수행된다. 이는 개별 코드 엘리먼트의 다중 측정 결과를 포함하는 데이터 기록을 야기한다. 동일한 형태의 데이터 기록은 판독될 코드의 각각의 코드 엘리먼트에 대해 얻어진다. 이러한 데이터 기록은 개별 데이터 기록내에서 개별 측정의 통계 또는 부정확도를 나타내는 표준 편차 또는 다른 측정의 크기를 생성하기 위해 분석된다. 만일 적절한 수의 측정이 수행된다면, 개별 평균값이 (반사기 위치 또는 공진기의 공진 주파수에 대해) 얻어지거나 또는 다른 본 발명에 따라 사용되고 한정된 측정 부정확도 δ에 대해 기초로서 사용된 측정 부정확도를 갖는 다른 대표적인 위치/주파수 평균값이다.
만일 개별 코드의 코드 엘리먼트의 다중 판독이 예를 들면, 사전 설정된 측정 부정확도 δ를 야기한다면, 즉, 심지어 사전 설정된 매트릭스 크기 δt 또는 δf가 특정 크기만큼 미치지 못한다면, 이는 개별 코드 엘리먼트의 확률, 즉, 정확하게 측정되는 반사기 위치/공진기 주파수, 다시 말해, 정확하게 판독된 전체 코드를 증가시킨다. 다중 판독 및 평균을 통해 판독 과정이 수행되는 이러한 개선예는 임의의 측정에서 고유한 모든 우연 오차 부정확도가 (충분히) 작은 레벨로 감소되는 평가를 발생시킨다.
상술된 바와 같이, 측정된 값을 평균하는 과정에서, 이와 비교될 수 있는 방법으로, 임의의 계통 오차를 극복하기 위한 보정이 수행될 수 있다. 이를 위해, 표면 탄성파 소자는 예를 들면 코드 엘리먼트에 비교될 수 있는 적어도 두 개의 기준 엘리먼트를 필요로 한다. 이는 예를 들면, 상술된 코드 엘리먼트 외에 시작 엘리먼트 및/또는 정지 엘리먼트 형태의 기준 반사기 또는 기준 공진기이다. 이러한 기준 엘리먼트는 공지된 위치에서 매트릭스와 무관하게 배치되거나 또는 표면 탄성파 소자상에 공지된 공진 주파수를 갖는 공진기로서 배치된다. 개별적으로 사전 설정된 알려진 값 예를 들면, 구조적으로 사전 설정된 공지된 차이를 갖는 시작 및 정지 엘리먼트 사이의 측정된 시간/주파수 차이의 비교 및/또는 개별적으로 알려진 실제 위치/주파수를 갖는 시작 및 정지 엘리먼트의 위치/주파수의 측정된 값의 비교를 갖는 이들 기준 엘리먼트의 측정된 그리고 어쩌면 평균 측정된 값의 비교에 의해, 스케일링 인자 및/또는 오프셋 값이 유도될 수 있고, 이를 사용하여(이들 모두를 사용하여) 코드 엘리먼트의 시간/주파수 측정된 값 모두가 수정될 수 있다. 이 경우, 이러한 방식으로 달성된 위치/시간 또는 주파수 값의 (감소된) 부정확도가 측정 부정확도 δ의 사전 설정된 레벨보다 특정 크기만큼 적어지는 것이 보장될 때까지, 여러번 보정 과정을 수행하고 각각의 경우 다수의 측정에 걸친 결과를 평균하는 것이 바람직하다.
상술된 과정 또는 상기 보정 혹은 이들 두 측정 모두를 평균하는 것이 본 발명의 개선예로서 수행되는 것이 바람직하다.
관련 도면과 설명되는 이하의 설명은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것이 다.
도 1a는 본 발명에 따른 표면 탄성파 소자 및 반사기를 갖는 예를 도시한다.
도 1b는 무선 인테로게이션 시스템내 소자를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따라 한정된 위치 매트릭스의 한정의 설명을 돕기 위해 사용되는 예시를 도시한다.
도 3은 하나의 코드 크기에 대해 다른 코드를 가지며 코드 엘리먼트와 동일한 수의 반사기를 각각 갖는 두 개의 표면 탄성파 소자의 예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따라 코딩된 표면 탄성파 소자 및 코드 엘리먼트로서의 공진기를 갖는 물리적 설계의 평면도를 도시한다.
도 5는 (제한된) 선택에 대해 사용가능한 개별 공진 주파수를 갖는 본 발명에 따라 한정된 주파수 매트릭스를 도시한다.
도 6은 주파수 매트릭스내 두 개의 다른 코드의 예를 도시한다.
도 1a는 예를 들면 리튬 니오베이트, 리튬 탄탈레이트 등이나 그렇지 않으면 석영으로 이루어진 기판 웨이퍼(10)를 갖는 본 발명에 따른 교지를 따르는 표면 탄성파 소자(1)의 일 예를 도시한다. 이들 재료들은 요구되는 압전 특성을 갖는다. 먼저, 전자음향 트랜스듀서(12)는 평면도로 도시된 기판 웨이퍼(10)의 표면(11)상에 배치된다. 이것은, 예를 들면, 두 개의 전기 접속부(14)를 갖고 빗살형 구조를 갖는 인터디지털 구조이다. 이들은 기판 웨이퍼(10)의 하부 베이스층(101)상에 패드로서 위치되어 있으며 각각의 빗살형 구조에 전기적으로 접속되어 있다. 무선으로 인터로게이트되는 소자를 위해 제공될 필요가 있는 (2극) 안테나(114)는 이들 접속부(14)에 전기적으로 접속될 수 있다. 15는 트랜스듀서(12)에 의해 기판 웨이퍼(10)의 표면에 압전 방식으로 생성되는 각 표면 탄성파(개략적으로 도시)를 정의한다. 이중 화살표(115)는 주 전파방향의 정렬을 나타낸다. 20은 코드 엘리먼트 구조 전체를 정의하며, 이는 파 전파방향(115)에 대응하게 정렬되도록 위치설정된 코드 엘리먼트(21)를 포함한다. 번호 1,2,3...46은 하기에 상세하게 기술되는 매트릭스의 "기본값"을 수치적으로 정의한다. 물론, 위치 1,3,6,8,10,13...및 46은 각각 하나의 코드 엘리먼트(21)에 의해 점유된다. 반사기(21')는 도 1a에서 이러한 목적으로 도시되어 있다. 46 기본값을 통해 이러한 소자 그룹의 각 표면 탄성파 소자에 대해 개별적으로 선택되는 이들 코드 엘리먼트의 분배는 이 소자 그룹에 제공될 수 있는 미리 결정된 코드 크기내에 개별 코드에 대응하거나 개별 코드를 형성한다.
어떤 가능한 시스템적 에러를 극복하기 위하여 교정을 통해 판독 프로세스를 수행하는 특수한 방법에 대하여, 반사기(K1 및 K2)는 기준 엘리먼트들로서 시작 기준 코드 엘리먼트 및 정지 기준 코드 엘리먼트로서 사용된다.
완성을 위하여, 부가의 구조 부재가 공지된 방법으로 예를 들면 온도 측정, 힘 측정 등에 사용되는 센서 구조(221)의 일부인 반사기와 같이 언급되어야 한다. 17은 표면 탄성파에 대한 종래의 웨이브 섬프(wave sump)를 정의한다.
도 1b는 표면 탄성파 소자(1), 및 무선 인터로게이션에 필요한 송신기(S) 및 수신기(F)를 포함하는 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1의 예시적인 실시예와 동일한 관점으로부터, 트랜스듀서의 인터디지털 구조(12) 및 기판 웨이퍼(10)만을 도시한다(그 이유는 이것이 기판 웨이퍼(10)의 표면에 주 전파방향(115)을 조절하기 때문이다).
도 1a로부터 (여기에 아직 기술되지 않은) 코드 엘리먼트 구조(20) 대신에, 본 발명의 반사기에 대해 정의된 본 발명에 따른 위치 매트릭스(30)가 도 1에서와 같이 1,2,3...46까지 인용된 기본 위치값(130)을 갖는 것으로 지시되어 있다. 개개의 기본값(130)은 그 (중심) 라인에 의해 각각 나타내어진다. 본 발명에 따른 이 매트릭스(30)는 먼저 트랜스듀서(12)에 의해 생성된 파(15)의 주 전파방향(115)으로 정렬되도록 한정된다. 이 경우 파 전파방향이 선형이기 때문에, 위치 매트릭스(30)는 선형 매트릭스이다. 상이한 구성이 특수한 경우에 발생할 수도 있으나, 매트릭스는 기본값(130)의 점유된 위치에서 코드 엘리먼트로서 반사기가 공지된 방법으로 표면 탄성파를 반사시키도록 파 전파를 항상 따른다.
선형 매트릭스(30)는 개별 코드 엘리먼트에 대해 본 발명에 따라 부가의 분배 조건을 고려하는 미리 결정된 코드 크기에 요구되는 바와 같은 많은 기본값(130)을 갖는다. 본 발명에 의해 제공된 한정에 따라, 기본값들(130) 간의 등거리 간격은 인접한 기본값 사이의 각각의 거리(1과2, 2와3,..)의 크기가 표면 탄성파(15)가 한정된 시간 주기내에 이동하는 이동 거리
Figure 112006059867656-pct00016
와 동일하도록 크기설정된다. 코드 엘리먼트로서의 반사기로 지연 시간을 측정하기 위해, 이 시간 주기는 시스템에 대한 타이밍 상세에 의해 결정되거나 상기 한정한 바와 같이 시간에 걸쳐 측정된 측정 부정확도 δ이며, 상기 시스템은 송신기(S) 및 수신기(E)와 함께 표면 탄성파 소자(1)를 포함한다.
본 발명의 교지에서 언급한 바와 같이, 위치 매트릭스(30)의 기본값(130)은 구조 분해능에 상응하는 간격
Figure 112006059867656-pct00017
에서 코드 엘리먼트에 의해서만 점유될 수 있다.
Figure 112006059867656-pct00018
이면, 하나 이상의 기본값(130)은 코드 엘리먼트로 점유된 두 개의 기본값(130)들 사이에 자유롭게 유지된다.
청구항 3항에 관한 예로서, 도 3은 (단지 간략성을 위해) 13 매트릭스 기본값(130)을 각각 갖는 두 개의 위치 매트릭스(30' 및 30")를 나란히 도시한다. 물론, 두 개의 매트릭스의 각각에, 즉 6개의 기본값(130)의 경우에, 코드 엘리먼트(21), 즉 반사기(21')에 의해 점유된 각 매트릭스에 동일한 수의 위치들이 바람직하게 있다. 그러나, 점유 분배는 두 개의 매트릭스에서 상이한 코드에 따라 다르다.
예로서, 도 4는 이전 도면에 도시된 바와 같이 반사기 대신에 공진기를 갖는 실시예를 도시한다.
도 4는 공진기(220)를 갖는 표면 탄성파 소자(1')의 평면도를 도시한다. 10'는 그 표면(11)상에 트랜스듀서(212), 상기 공진기(220), 2극 안테나(114)에 대한 접속부(14) 및 파 감쇠를 위한 웨이브 섬프(17)가 배열되어 있는 기판 웨이퍼를 정의한다. 트랜스듀서(2121) 및 공진기(2201)를 형성하는 두개의 공진기 엘리먼트(2201') 및(2201")는 도 4의 두번째 라인에 도시되어 있다. 115는 주 전파방향을 나타내며 15는 연관된 표면 탄성파를 나타낸다. 공진기(2201)의 두 엘리먼트는 서로 간격을 두고 있으며 이러한 소자에 대해 수직인 반사기 스트립을 포함하며, 공진기는 예를 들면 스트립 간의 간격의 선택에 의해 선택된 주파수 f1로 동조된다. 이 공진기(2201)는 도4에 도시한 코딩된 소자(1')의 제1 코드 엘리먼트이다. j번째 코드 엘리먼트는 두 개의 엘리먼트로 이루어진 공진기(220j) 및 파(15)를 생성하는데 필요한 트랜스듀서(212j)가 라인아래에 도시되어 있다. 주파수 fj는 본 발명에 따라 주파수 매트릭스로부터 선택된다. 소자(1')의 R번째 코드 엘리먼트는 4번째 라인에 도시되어 있다.
다시 한번, 공진기는 두 개의 엘리먼트(220R)를 포함한다. 공진기(220R)는 본 발명에 따른 미리 결정된 주파수 매트릭스에서 선택되는 주파수 fR로 동조된다. 이들 공진기의 공진 주파수는 서로 상이한 주파수 f1 내지 fR을 가지며 공지된 방법으로 동조된 표면 탄성파 구조이다. 이들 선택된 주파수들은 개개의 표면 탄성파 소자의 전체 코드를 생성한다. 트랜스듀서(2121)는 도시된 방법으로 직렬로 또는 병렬로 접속될 수 있다. 물리적으로 단일의 트랜스듀서 구성이 제공될 수 있지만, 이것은 도시한 주 전파방향(1151 내지 115R)을 커버한다. 통상적으로, 이러한 트랜스듀서(212)의 대역폭은 더 동일하게 설계된 트랜스듀서가 트랜스듀서 체인을 형성할 수 있을 정도로 크다.
공진기를 갖는 실시예와 관련되며 도 5에서 본 발명에 따른 주파수 매트릭스(230)는 도 2의 위치 매트릭스와 유사하다. 청구범위에 따른 본 발명에 관련되는 주파수 영역의 매트릭스 간격
Figure 112006059867656-pct00019
은 송신기, 수신기 및 소자를 포함하는 시스템의 측정 부정확으로부터 얻어지거나, 또는 도 2에서 시간 측정 불안정을 초래하는 기본값(130)들 사이의 간격에 비교하여 여러 번 측정하거나 평균함으로써 달성될 수 있는 측정 부정확도로부터 얻어진다. 도 1 및 도 2의 실시예를 기초로 하여, 46 주파수 fi는 예로서 도 5에 지시되어 있다. 공진기(2201 내지 220R)에 대한 공진 주파수의 전체 수 R을 선택하기 위하여 소자(1')에 요구되는 이러한 주파수 fi의 전체 수는 이 경우 미리 결정된 코드 크기에 의해 다시한번 조절된다. (도 1이나 도 4에서 도시한 바와 같이 소자 (1) 또는 (1')가 기하학적으로 가능한 한 작도록 유지하기 위하여, 전체 수 R은 이 경우 가능한 한 낮게 선택되고, 본 발명에 의해, 이것은 변하지 않는 개략적인 구조 분해능 Δ을 갖는 감소된 측정 부정확도 δ를 통해서 달성될 수 있다.)
청구범위에 따르면, 도 5에서 도시한 주파수 매트릭스에서 가능한 기본값들의 "점유"는 공진기에 대해 사용된 두 개의 인접 주파수 fj 및 fj+1(j = 1부터 R) 사이의 주파수 간격이
Figure 112006059867656-pct00020
가 되어야만 하는 제한을 받기 쉬우며, 여기서
Figure 112006059867656-pct00021
는 시스템의 품질 인자로부터 기인한 구조 분해능과 적어도 동일한 크기이다. 이 구조 분해능은 시스템에서 서로 다른 두 개의 공진 주파수 사이를 구별하는 것이 가능하도록 하는데 요구되는 주파수 간격
Figure 112006059867656-pct00022
이다. 예를 들면, 시간 지속기간
Figure 112006059867656-pct00023
에 대응하는 허용가능한 최소 위치 간격을 갖는 반사기를 갖는 상기한 소자(1)와 비교하여, 도 5에 도시한 바와 같은 매트릭스에서 주파수 위치 f1 내지 f46의 점유는 시스템의 주파수 측정 부정확도가 주파수 구조 분해능
Figure 112006059867656-pct00024
의 크기의 절반일 경우에 공진기를 갖는 실시예에 대한 최소 주파수 간격
Figure 112006059867656-pct00025
이 사용될 수 있다.
기준 엘리먼트로서 공진기를 갖는 소자의 경우, 공진기(K11 및 K12)는 교정을 갖는 판독 프로세스를 수행하기 위해 각각 시작 및 정지 엘리먼트로서 사용된다.
도 3에 대해 비교가능한 방법으로, 도 6은 코드의 코드 엘리먼트로서 6개의 미리 결정된 공진기로 미리 결정된 코드 크기로부터 두 개의 상이한 코드에 대한 주파수 방식을 도시한다. 예를 들면, 이들은 미리 결정된 코드 크기에 대해 코딩된 표면 탄성파 소자(1')의 전체 수 N의 소자 1(n) 및 1(n+1)의 다양한 코드들이다.
본 발명의 사용은 제조 프로세스의 구성에 관한 이점을 가져온다. 예를 들면, 본 발명에 따라 코딩된 소자를 제조할 때, 코드 엘리먼트(반사기/공진기)의 제조를 위한 노출 시간은 예를 들면 절반으로 감소된다. 이것은 예를 들면 두 개의 반사기가 노출 마스크 상에 항상 공동으로 놓여지며 공동으로 노출되는 사실에 기인하여 달성된다. 이 때문에, 이들 두 반사기는 노출 마스크 상에 본 발명에 따른 규칙에 대응하는 최소 간격으로 정밀하게, 서로 다른 간격으로 제공되어야 한다. 예를 들면, 구조 분해능이 1㎲이고 코드 엘리먼트의 수가 구조 분해능의 간격 Δ당 P=4일 경우, 노출 마스크는 각각 두 개의 반사기를 갖도록 제공되어야 하며, 두 개의 반사기는 1.00, 1.25, 1.50, 1.75 및 가능하다면 2.00㎲의 반사기 간격 동안에 동시에 노출될 수 있다.

Claims (13)

  1. 표면(11)이 압전재료 특성을 갖는 기판 웨이퍼(10),
    상기 기판 웨이퍼(10)의 표면(11)상에 위치된 인터디지털 구조를 가지며 상기 구조에 의해 조절되는 주 파 전파방향(115)으로 상기 표면(11)의 표면 탄성파(15)를 생성하는데 사용되는 적어도 하나의 전자음향 트랜스듀서(12), 및
    상기 기판 웨이퍼(10)의 표면(11)상에 상기 주 파 전파방향(115)으로 서로 떨어져 있는 각각의 반사기(21')를 코드 엘리먼트(21)로서 갖는 반사기 구조(20)를 포함하는, ID 태그 무선 인터로게이션(interrogation) 시스템(S,E,l)을 위한 코딩된 표면 탄성파 소자(1)로서,
    위치 매트릭스(30')가 상기 반사기들(21')을 정확한 거리만큼 이격시켜 위치시키도록 선택되며, 서로 동일한 거리에서 기본 값(130)을 가지며, 상기 주 파 전파방향(115)으로 정렬되고,
    상기 매트릭스 스페이싱(
    Figure 112006059867656-pct00026
    )의 크기는 상기 표면 탄성파(15)가 상기 시스템(S,E,l)의 시간-크기설정된 측정 부정확도(δ)에 의해 미리결정된 시간 주기(0.5, 0.33 ...㎲)내에 진행한 이동 거리를 기초로 하여 크기설정되며,
    상기 위치 매트릭스(30)의 기본 값들(130) 중, 각 코드에 대응하는 분배된 위치로서 반사기에 의해 점유된 기본 값들(130)만이, 인접한 반사기들 사이의 거리가 상기 시스템의 주파수 대역폭으로부터 발생하는 구조 분해능(
    Figure 112006059867656-pct00027
    )(1㎲)에 항상 적어도 동일한 크기가 되도록 하는 값인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자.
  2. 표면(11)이 압전 재료 특성을 갖는 기판 웨이퍼(10),
    상기 기판 웨이퍼(10)의 표면(11)상에 배열된 인터디지털 구조 또는 구조들을 가지며, 상기 구조에 의해 조절되는 각각의 주 파 전파방향(115)을 갖는 상기 표면(11)에서 표면 탄성파(15)를 생성하는데 사용되는 하나 이상의 전자음향 트랜스듀서(212), 및
    코드 엘리먼트로서 제공되며, 각각이 공진 주파수(fj)를 가지며, 각 트랜스듀서에 대하여 상기 각각의 주 파 전파방향으로 각각 배열되는 공진기 구조(220j)를 포함하는, ID 태그 무선 인터로게이션 시스템(S,E,l')을 위한 코딩된 표면 탄성파 소자(1')에 있어서,
    상기 공진기 구조(220)의 개별 공진 주파수(fj)를 결정하기 위하여, 주파수 매트릭스(230)가 상기 매트릭스의 기본값으로서 서로 동일한 간격으로 주파수(f1,...,f46)를 갖도록 선택되며,
    상기 주파수 매트릭스(230)내의 상기 기본 값들 사이의 주파수 간격(
    Figure 112006059867656-pct00028
    )의 크기는 주파수가 시스템에서 측정될 수 있는 측정 부정확도(δ)를 기초로 하여 크기설정되며, 및
    상기 주파수 매트릭스(203)에서, 상기 공진기 구조(230j) 각각에 대한 공진 주파수(fj)는, 상기 주파수 매트릭스(203)내에서, 개별 공진기 구조(220)에 사용되는 공진 주파수만이 인접한 공진 주파수(fj;fj+1)에 대해 제공되는 두 공진기 구조(220) 사이의 각 주파수 간격(
    Figure 112006059867656-pct00039
    )이 상기 시스템에서 개별 공진기의 공진 지속기간으로부터 발생하는 주파수 측정의 구조 분해능(
    Figure 112006059867656-pct00029
    )에 적어도 동일한 크기가 되도록 하는 주파수이도록 선택되는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 미리 결정된 코드 크기 내에서, 동일한 수의 코드 엘리먼트(21)가 각 경우에 개별 코드에 할당되는 것(도 3)을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 기판 웨이퍼(10)는 상기 트랜스듀서의 인터디지털 구조로부터 발생하는 위치 매트릭스(30)의 방향으로 그리고 상기 위치 매트릭스(30)에 대하여 미리 결정된 코드 크기를 갖는 최소 물리적 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 적어도 하나의 센서 구조(221)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 코드 크기를 확장시키기 위하여 상기 코드 엘리먼트의 부가적 가중치를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 코드 엘리먼트(21;220)에 더하여 기준 엘리먼트(K1,K2; K11,K12)를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 소자.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 따른 표면 탄성파 소자의 각 코드의 결정을 수행하기 위한 방법으로서,
    각 코드(20;2201 내지 220R)의 개별 코드 엘리먼트(21;220)의 응답 신호는 연속적으로 각각 여러번 검출되고, 평균값은 각 코드 엘리먼트(21;220)에 대한 상기 검출된 값으로부터 형성되고, 및/또는 측정 부정확도(δ)를 나타내는 측정치는 코드의 코드 엘리먼트의 값으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 측정 부정확도(δ)를 나타내는 상기 측정치는 각 코드 엘리먼트의 측정된 값과 그 평균값 사이의 평균 편차의 측정치(=통계적 표준편차)인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 개별 코드 엘리먼트의 응답 신호는, 모든 평균된 값들의 결정된 평균 측정 부정확도(
    Figure 112006059867656-pct00030
    )가 측정 부정확도(δ)의 미리 결정된 측정치보다 작게 되도록 측정치를 감소시키는 방법으로 여러 번 검출되고, 이것을 기초로 하여 표면 탄성파 소자의 매트릭스 크기(δ)가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 개별 코드 엘리먼트의 응답 신호는, 대표적인 평균 값의 결정된 평균 측정 부정확도(
    Figure 112006059867656-pct00031
    )가 측정 부정확도(δ)의 미리 결정된 측정치보다 작게 되도록 측정치를 감소시키는 방법으로 여러 번 검출되고, 이것을 기초로 하여 표면 탄성파 소자의 매트릭스 크기(δ)가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 표면 탄성파 소자는 상기 코드 엘리먼트(21;220)에 더하여 기준 엘리먼트(K1,K2; K11,K12)를 갖고, 상기 표면 탄성파 소자의 각 코드의 결정을 수행하기 위하여,
    상기 기준 엘리먼트(K1,K2; K11,K12)는 연속적으로 여러번 인터로게이트되고 평균화된 스케일링 및/또는 오프셋 값들은 여러번 얻어진 응답 신호로부터 결정되며,
    코드 엘리먼트의 응답 신호는 이들 평균화된 값들을 이용하여 정정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 삭제
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10016721C2 (de) * 2000-04-04 2002-03-14 Siemens Ag Oberflächenwellenelement mit mehreren Spuren zur Ausbreitung akustischer Oberflächenwellen
DE10049019A1 (de) * 2000-10-04 2002-05-02 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Messung wenigstens eines aus einer Drehbewegung eines Objekts, insbesondere Rotors resultierenden Parameters
DE10057670C1 (de) * 2000-11-21 2002-03-14 Siemens Ag Antennenelement
DE10112303A1 (de) * 2001-03-14 2002-10-02 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen Instruments im Körperinneren Patienten
US20030016735A1 (en) * 2001-07-23 2003-01-23 Edmonson Peter J. Communication system for two-way exchange of information
US6966493B2 (en) * 2001-12-18 2005-11-22 Rf Saw Components, Incorporated Surface acoustic wave identification tag having enhanced data content and methods of operation and manufacture thereof
US6708881B2 (en) * 2002-01-30 2004-03-23 Rf Saw Components, Inc. Reader for a high information capacity SAW identification tag and method of use thereof
US6756880B2 (en) * 2002-03-21 2004-06-29 Rf Saw Component Incorporated Reader and response control system for discrimination between multiple surface acoustic wave identification tags and method of operation thereof
US6958696B2 (en) * 2002-10-09 2005-10-25 Rf Saw Components, Inc. Transfer function system for determining an identifier on a surface acoustic wave identification tag and method of operating the same
US6759789B2 (en) * 2002-10-18 2004-07-06 Rf Saw Components, Inc. Surface acoustic wave identification tag having an interdigital transducer adapted for code discrimination and methods of operation and manufacture thereof
JP3972304B2 (ja) * 2003-04-15 2007-09-05 ソニー株式会社 無線通信システムおよび方法、無線通信装置および方法、並びに、プログラム
US6922146B2 (en) * 2003-04-24 2005-07-26 Inksure Rf Inc. Radio frequency data carrier and system for reading data stored therein
US6919802B2 (en) * 2003-07-08 2005-07-19 Rf Saw Components, Inc. Multi-layer method of accommodating code collisions from multiple surface acoustic wave identification tags
US7264149B2 (en) * 2003-09-15 2007-09-04 Hartmann Clinton S SAW identification tag discrimination methods
CN1864327B (zh) * 2003-10-08 2010-12-01 射频表面声波元件公司 声表面波器件
WO2005095895A1 (de) * 2004-04-02 2005-10-13 Kistler Holding Ag Sensor mit oberflächenwellen-bauelement
US8342027B2 (en) 2007-12-07 2013-01-01 The Ohio State University Determining physical properties of objects or fluids in multi-path clutter environments
US20100095740A1 (en) * 2007-12-07 2010-04-22 The Ohio State University Research Foundation Determining physical properties of structural members in multi-path clutter environments
US20110001655A1 (en) * 2007-12-07 2011-01-06 The Ohio State University Research Foundation Determining physical properties of structural members in dynamic multi-path clutter environments
US20100225421A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 Rf Saw, Inc. Surface Acoustic Wave Diverter
US9097789B2 (en) * 2012-03-13 2015-08-04 Duke Loi Apparatus and method for electromagnetic wave structure modulation
NO336454B1 (no) * 2012-08-31 2015-08-24 Id Tag Technology Group As Anordning, system og fremgangsmåte for identifisering av objekter i et digitalt bilde, samt transponderanordning
RU2576504C1 (ru) * 2014-08-26 2016-03-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Многоканальная отражательная линия задержки на пав и способ кодирования информационного сигнала
US10429355B2 (en) * 2015-09-16 2019-10-01 Mnemonics, Inc. Minimum redundancy spacing functions for surface acoustic wave (SAW) sensor devices
DE102015117712A1 (de) 2015-10-16 2017-04-20 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Bildgebende Polarimetrie
DE102016213330A1 (de) 2016-07-21 2018-03-08 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Verfahren zur Ortung eines beweglichen Objektes sowie Transponder hierzu
EP3722762B1 (en) * 2019-04-12 2021-11-03 General Electric Technology GmbH Sensor device
US11615493B2 (en) 2020-12-16 2023-03-28 International Business Machines Corporation Contextual comparison of semantics in conditions of different policies

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2821299A1 (de) * 1978-05-16 1979-11-22 Siemens Ag Einrichtung zur identifizierung von gegenstaenden und personen
DE3209962A1 (de) * 1982-03-18 1983-09-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Mit akustischen wellen arbeitendes elektronisches bauelement
US4434481A (en) * 1982-07-13 1984-02-28 Rca Corporation Traveling wave surface acoustic wave transducer
US4625208A (en) * 1983-06-30 1986-11-25 X-Cyte Inc. Surface acoustic wave passive transponder having acoustic wave reflectors
US4734698A (en) * 1985-10-31 1988-03-29 X-Cyte, Inc. Passive interrogator label system having offset compensation and temperature compensation for a surface acoustic wave transponder
US4737790A (en) * 1986-03-03 1988-04-12 X-Cyte, Inc. Passive interrogator label system with a surface acoustic wave transponder operating at its third harmonic and having increased bandwidth
US4951057A (en) * 1989-11-13 1990-08-21 X-Cyte, Inc. Inductive input/output coupling for a surface acoustic wave device
DE4405647C2 (de) * 1994-02-22 1999-04-15 Siemens Ag Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Identifizierungsmarke
DE59509359D1 (de) * 1994-04-15 2001-08-02 Siemens Ag Sensorsystem
US5469170A (en) * 1994-10-20 1995-11-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Passive SAW-ID tags using a chirp transducer
DE59510808D1 (de) * 1994-11-08 2003-11-20 Hera Rotterdam Bv Verfahren zum berührungslosen identifizieren von mobilen transpondern
JPH08265087A (ja) * 1995-03-22 1996-10-11 Mitsubishi Electric Corp 弾性表面波フィルタ
WO1997026555A1 (de) * 1996-01-18 1997-07-24 Baumer Ident Ag Verfahren zum durchführen einer berührungslosen fernabfrage
DE59711814D1 (de) * 1996-05-07 2004-09-02 Hera Rotterdam Bv SAW-Element
DE19738229A1 (de) * 1997-09-02 1999-03-04 Bilz Otto Werkzeug Werkzeug oder Werkzeughalter

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Publication number Publication date
US20020005677A1 (en) 2002-01-17
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