RU2326405C1 - Device of identification at surface acoustic waves - Google Patents
Device of identification at surface acoustic waves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2326405C1 RU2326405C1 RU2006134434/09A RU2006134434A RU2326405C1 RU 2326405 C1 RU2326405 C1 RU 2326405C1 RU 2006134434/09 A RU2006134434/09 A RU 2006134434/09A RU 2006134434 A RU2006134434 A RU 2006134434A RU 2326405 C1 RU2326405 C1 RU 2326405C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- idt
- different
- antenna
- idts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов. The invention relates to the field of radio engineering and can be used to identify and protect various objects.
Известны пассивные устройства идентификации /1/, в которых нет источника питания. В этих устройствах с помощью индуктивной связи через переменное магнитное поле производится дистанционное электропитание микросхемы, которая выдает определенный код через эту же индуктивность связи в распознающее устройство. Недостатком данной системы является малый радиус действия (до метра), а также достаточно сильный сигнал, обеспечивающий питание микросхемы, что может нанести вред идентифицируемому объекту (особенно, если это животное или человек).Known passive identification device / 1 /, in which there is no power source. In these devices, using inductive coupling through an alternating magnetic field, remote power supply of the microcircuit is performed, which gives a specific code through the same coupling inductance to the recognition device. The disadvantage of this system is the small radius of action (up to a meter), as well as a sufficiently strong signal that provides power to the microcircuit, which can harm an identifiable object (especially if it is an animal or a person).
Устранить указанные недостатки позволяет пассивное устройство радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащее корпус, приемо-передающую антенну, звукопровод, на рабочей поверхности которого расположены приемо-передающий встречно-штыревой преобразователь (ППВШП), соединенный с антенной, и отражательные ВШП (ОВШП), размещенные в одном акустическом канале с ППВШП /2/. В данном устройстве опрашивающий сигнал принимается антенной, далее с помощью ППВШП преобразуется в ПАВ, которые затем отражаются от ОВШП, формируя кодовую последовательность, которая с помощью ППВШП преобразуется в электромагнитный сигнал и излучается на распознающее устройство. В данном случае нет необходимости в электропитании микросхемы, поэтому опрашивающий сигнал может быть ослаблен до значений, не наносящих вред идентифицируемому объекту. Расстояние идентификации также может быть увеличено надлежащим подбором рабочих частот и антенны. Недостатком данной конструкции является достаточно большое ослабление отраженного сигнала по сравнению с падающим на антенну (что снижает динамический диапазон и уменьшает расстояние, на котором может быть произведена идентификация объекта) из-за того, что коэффициент отражения от отражательных ВШП должен быть значительно меньше 1, чтобы отраженные сигналы от соседних отражательных ВШП не искажали бы кодовую последовательность.To eliminate these disadvantages allows a passive device for radio frequency identification on surface acoustic waves (SAW), comprising a housing, a transceiver antenna, a sound duct, on the working surface of which there are transceiver interdigital transducer (PPVShP) connected to the antenna, and reflective IDT ( OVShP) placed in one acoustic channel with PPVShP / 2 /. In this device, the interrogating signal is received by the antenna, then it is converted using SAWB into SAWs, which are then reflected from the OWFS, forming a code sequence, which is converted into an electromagnetic signal by means of the SSWB and radiated to a recognition device. In this case, there is no need to power the microcircuit, therefore, the interrogating signal can be attenuated to values that do not harm the identified object. Identification distance can also be increased by proper selection of operating frequencies and antenna. The disadvantage of this design is a sufficiently large attenuation of the reflected signal compared to incident on the antenna (which reduces the dynamic range and reduces the distance at which the identification of the object can be made) due to the fact that the reflection coefficient from reflective IDTs should be significantly less than 1, so that the reflected signals from neighboring reflective IDTs would not distort the code sequence.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании устройства идентификации на ПАВ, лишенного указанных недостатков. Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается в увеличении коэффициента отражения ПАВ от ОВШП, расположенных в различных акустических каналах.The problem to which the invention is directed, is to create an identification device for a surfactant devoid of these disadvantages. The technical result that the implementation of the invention provides is to increase the reflection coefficient of the surfactant from the OVShP located in various acoustic channels.
Это достигается тем, что в него введены несколько акустических каналов, расположенных на разных звукопроводах, в каждом из которых расположены ППВШП и ОВШП в параллельных акустических каналах с одинаковым периодом L0i, который разный в разных звукопроводах, и частотно-избирательный многополосковый направленный ответвитель между ними, расстояние между этими преобразователями также разное в разных звукопроводах, приемно-передающие ВШП во всех звукопроводах выполнены однонаправленным с внутренними отражателями и параллельно подсоединены к антенне.This is achieved by the fact that several acoustic channels are introduced into it, located on different sound ducts, in each of which PPVShP and OVShP are located in parallel acoustic channels with the same period L 0i , which is different in different sound ducts, and a frequency-selective multiband directional coupler between them , the distance between these converters is also different in different sound ducts, the receiving and transmitting IDTs in all sound ducts are made unidirectional with internal reflectors and connected in parallel us to the antenna.
На фиг.1 показана топологическая структура устройства на ПАВ в соответствии с изобретением.Figure 1 shows the topological structure of a device for surfactants in accordance with the invention.
Устройство содержит звукопроводы 1, приемо-передающие ВШП 2 и отражательные ВШП 3 в параллельных акустических каналах с одинаковым периодом L0i, который разный в разных звукопроводах. Между этими ВШП расположен частотно-избирательный многополосковый направленный ответвитель 4. ВШП2 в разных звукопроводах выполнены с внутренними отражателями и параллельно подсоединены к антенне 5. Звукопроводы 1 вместе с ВШП 2, 3 и ответвителем 4 помещены в герметичный корпус 6.The device contains sound ducts 1, transceiver IDT 2 and reflective IDT 3 in parallel acoustic channels with the same period L 0i , which is different in different sound ducts. Between these IDTs there is a frequency-selective multiband directional coupler 4. IDT2 in different sound ducts is made with internal reflectors and connected in parallel to the antenna 5. Sound ducts 1 together with IDT 2, 3 and coupler 4 are placed in a sealed enclosure 6.
На фиг.2 показан один из вариантов выполнения частотно-избирательного направленного ответвителя и принцип его действия.Figure 2 shows one of the embodiments of the frequency selective directional coupler and the principle of its operation.
Ответвитель 4 состоит из нескольких секций, каждая из которых содержит верхнюю гребенку электродов 7, нижнюю гребенку электродов 8 и меандровый электрод 9. На него падает пучок ПАВ шириной в двое меньшей, чем апертура секций ответвителя, и который можно представить в виде симметричной 10 и асимметричной 11 мод.The coupler 4 consists of several sections, each of which contains an upper comb of
Устройство работает следующим образом. При подаче опрашивающего сигнала с несущей частотой F0i на антенну 5 он проходит на ВШП 2 и возбуждает ПАВ в звукопроводе, которые отражаются от отражательных ВШП 3 и принимаются ВШП 2, а далее сигнал поступает в антенну 5 и излучается на распознающее устройство. В каждом канале находится только один отражательный ВШП, переотражение от соседних ВШП отсутствует, поэтому коэффициент отражения от него делается близким к 1, что значительно увеличивает отраженный сигнал по сравнению с прототипом. Так как в ВШП 2 выполнен в каждом звукопроводе с определенным периодом, который разный в разных звукопроводах, то проводимость ВШП 2 вблизи его частоты акустического синхронизма f0i=VПАВ/L0i, где VПАВ - скорость ПАВ под ВШП, L0i - период ВШП 2 в i-том акустическом канале, будет много больше проводимости ВШП 2 в других звукопроводах, в которых частоты акустического синхронизма отличны от такой частоты данного звукопровода. Поэтому при параллельном подсоединении всех ВШП 2 к антенне максимальный ток будет течь там, где частота акустического синхронизма совпадает с несущей частотой опрашивающего импульса. Таким образом можно добиться подавления сигнала в соседних каналах на 13 дБ, если частота акустического синхронизма соседнего канала отличается на минимальную величину Δf=f0i/N, где N - число периодов ВШП 2, поскольку его амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) имеет вид sinX/Х, где X=πN(f-f0)/f0. Далее ПАВ, излученная ВШП 2, поступает на частотно-избирательный направленный ответвитель (см. фиг.2). В этом ответвителе верхняя гребенка электродов 7 и меандровый электрод 9, а также нижняя гребенка электродов 8 и меандровый электрод 9 в каждой секции образуют вложенные друг в друга ВШП. Длина каждой секции выбирается равной длине ВШП 2. При этом его АЧХ имеет вид sinX/Х, т.е. такой же как и у ВШП 2. Поскольку апертура вложенных друг в друга ВШП ответвителя вдвое больше, чем у ВШП 2, а ВШП 3 находится в параллельном акустическом канале, то можно рассматривать ПАВ, излученную ВШП 2, в виде симметричной 10 и асимметричной 11 мод (см. фиг.2). Для ассиметричной моды вложенные друг в друга ВШП представляются короткозамкнутыми и ее скорость распространения под ВШП равна скорости распространения ПАВ под короткозамкнутой поверхностью пьезоэлектрика длиной, равной ширине всех электродов всех секций ответвителя. Симметричная мода при прохождении ПАВ под ВШП испытывает дополнительный сдвиг фаз на величину Ga/ωCT, где СT - статическая емкость ВШП, ω=2πf, Ga=8f0k2M2(sinX/X)2, k2 - квадрат коэффициента электромеханической связи ПАВ, М - число пар электродов ВШП. При прохождении нескольких секций этот сдвиг может стать равным π и произойдет переход ПАВ в параллельный акустический канал. Амплитуда этих ПАВ будет пропорциональна дополнительному сдвигу фаз, т.е. пропорциональна (sinX/X)2. Следовательно, амплитуда ПАВ, частоты которых отличаются от частоты акустического синхронизма i-того звукопровода на величину Δf, будут подавлены более чем на 20 дБ. При отражении от ВШП 3 и прохождении ПАВ вновь через ответвитель снова ПАВ на частотах более чем на Δf, отличающихся от частоты акустического синхронизма i-того звукопровода, будут испытывать дополнительное затухание более чем 20 дБ. Таким образом в i-том звукопроводе ПАВ с частотами соседнего звукопровода будут испытывать подавление более чем на 40 дБ. Симметричная мода также будет отражаться от ВШП ответвителя. Чтобы этого не происходило и используются вложенные друг в друга ВШП. В этом случае расстояние между центрами этих ВШП оказывается много меньше, чем длина самого ВШП. Поэтому, располагая вложенные друг в друга ВШП таким образом, что расстояние между их центрами будет 3/4 длины ПАВ, можно подавить отраженные сигналы в полосе пропускания много большей полосы пропускания ВШП, поскольку отраженные от обоих ВШП сигналы будут находится в протифофазе, а частоты, на которых эти сигналы будут складываться в фазе, будут далеки от частот, лежащих в полосе пропускания ВШП ответвителя, и не будут оказывать влияния на отраженные от ВШП 3 сигналы.The device operates as follows. When applying the interrogating signal with a carrier frequency F 0i to the antenna 5, it passes to IDT 2 and excites SAWs in the sound duct, which are reflected from the reflective IDT 3 and are received by IDT 2, and then the signal enters the antenna 5 and is transmitted to the recognition device. In each channel there is only one reflective IDT, there is no re-reflection from neighboring IDTs, therefore the reflection coefficient from it is made close to 1, which significantly increases the reflected signal compared to the prototype. Since IDT 2 is made in each sound duct with a certain period, which is different in different sound ducts, the conductivity of IDT 2 near its frequency of acoustic synchronism is f 0i = V SAW / L 0i , where V SAW is the speed of the SAW under the IDT, L 0i is the period IDT 2 in the i-th acoustic channel, there will be much more conductivity IDT 2 in other sound ducts in which the frequencies of acoustic synchronism are different from that of this sound duct. Therefore, when all IDTs 2 are connected in parallel to the antenna, the maximum current will flow where the frequency of acoustic synchronism coincides with the carrier frequency of the interrogating pulse. Thus, it is possible to achieve signal suppression in adjacent channels by 13 dB if the frequency of the acoustic synchronism of the neighboring channel differs by the minimum value Δf = f 0i / N, where N is the number of IDT periods 2, since its amplitude-frequency characteristic (AFC) has the form sinX / X, where X = πN (ff 0 ) / f 0 . Next, the surfactant emitted by IDT 2, is fed to a frequency-selective directional coupler (see figure 2). In this coupler, the upper comb of
Так как в i-том звукопроводе расстояние между ВШП 2 и 3 отлично от расстояний в других звукопроводах, а в остальных звукопроводах ПАВ подавлены более чем на 40 дБ, то сигнал, принятый антенной 5, попадет только в заданный канал и выйдет через антенну 5 на распознающее устройство с определенной задержкой. При изменении f0i сигнал эффективно отражается в другом акустическом канале, испытывая другую задержку. Таким образом при различных f0i сигналы отражаются от ВШП 3 с разными задержками, формируя код частота - задержка.Since in the i-th sound duct the distance between IDTs 2 and 3 is different from the distances in other sound ducts, and in the rest of the sound ducts the SAWs are suppressed by more than 40 dB, the signal received by antenna 5 will only get into the given channel and exit through antenna 5 to Recognizing device with a certain delay. When f 0i changes, the signal is effectively reflected in another acoustic channel, experiencing a different delay. Thus, for different f 0i, the signals are reflected from IDT 3 with different delays, forming a frequency-delay code.
Пример выполнения. Устройство идентификации выполнено в герметичном корпусе 6, в котором расположено 6 звукопроводов 1 (каналов) из ниобата лития YX/1280 среза. На каждом звукопроводе расположены приемо-передающие однонаправленные ВШП 2, содержащие 17 активных секций и имеющие апертуру 50 длин ПАВ на центральной частоте канала. В каждом канале своя центральная частота. При центральной частоте первого канала, равной 1200 МГц, центральные частоты остальных каналов сдвинуты относительно друг друга на 40 МГц в сторону повышения частоты. Отражательные ВШП 3 аналогичны приемо-передающим и расположены в параллельных акустических каналах разных звукопроводов с минимальной сдвижкой на 0,25 мкс, что обеспечивает расстояние в 0,5 мкс между отраженными импульсами. Коэффициент от отражения от ВШП 3 равен 0,96. При максимальном расстоянии между ВШП, равном 10 мм, можно обеспечить 10 градаций по задержке через 0,25 мкс. Тогда при 6 каналах максимальное число комбинаций задержка/частота будет равно 106. Между ВШП 2 и 3 в каждом звукопроводе расположен частотно-избирательный ответвитель, состоящий из 3-х секций, каждая из которых состоит из вложенных друг в друга ВШП, содержащих 17 пар электродов. Расстояние между центрами вложенных друг в друга ВШП равно 3/4 длины ПАВ. Амплитуда отраженного от устройства идентификации сигнала с несущей совпадающей с частотой акустического синхронизма i-того канала на 12-15 дБ меньше, чем амплитуда пришедшего на устройства сигнала, что объясняется шуннирующим действием ВШП 3 соседних каналов, а также незначительными потерями (2-3 дБ) в ответвителях. Амплитуда отраженного от устройства идентификации сигнала с несущей не совпадающей с частотой акустического синхронизма i-того канала более чем на 40 дБ меньше, чем амплитуда пришедшего на устройства сигнала, что означает развязку между каналами более чем на 40 дБ.Execution example. The identification device is made in a sealed enclosure 6, in which there are 6 sound conductors 1 (channels) of lithium niobate YX / 128 0 cut. On each sound duct there are transceiver unidirectional IDTs 2, containing 17 active sections and having an aperture of 50 SAW lengths at the center frequency of the channel. Each channel has its own center frequency. With the center frequency of the first channel equal to 1200 MHz, the center frequencies of the remaining channels are shifted relative to each other by 40 MHz in the direction of increasing frequency. Reflective IDTs 3 are similar to transceivers and are located in parallel acoustic channels of different sound ducts with a minimum shift of 0.25 μs, which provides a distance of 0.5 μs between the reflected pulses. The coefficient of reflection from IDT 3 is 0.96. With a maximum distance between IDT of 10 mm, it is possible to provide 10 gradations in delay after 0.25 μs. Then with 6 channels, the maximum number of delay / frequency combinations will be 10 6 . Between IDTs 2 and 3, in each sound duct there is a frequency-selective coupler consisting of 3 sections, each of which consists of IDTs embedded in each other, containing 17 pairs of electrodes. The distance between the centers of nested IDT is equal to 3/4 the length of the surfactant. The amplitude of the signal reflected from the identification device with the carrier coinciding with the frequency of acoustic synchronism of the ith channel is 12-15 dB less than the amplitude of the signal received at the device, which is explained by the shunting effect of the IDT of 3 neighboring channels, as well as insignificant losses (2-3 dB) in taps. The amplitude of the signal reflected from the identification device with a carrier that does not coincide with the frequency of the acoustic synchronism of the ith channel is more than 40 dB less than the amplitude of the signal received at the device, which means the isolation between the channels is more than 40 dB.
Список использованных литературных источниковList of references
1. Патент PCT (WO) 94/06104 А1.1. PCT Patent (WO) 94/06104 A1.
2. Патент ФРГ №1279785 А.2. The patent of Germany No. 1279785 A.
3. Морган Д. Устройства обработки сигналов на ПАВ.3. Morgan D. Signal processing devices for surfactants.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134434/09A RU2326405C1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Device of identification at surface acoustic waves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134434/09A RU2326405C1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Device of identification at surface acoustic waves |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2326405C1 true RU2326405C1 (en) | 2008-06-10 |
Family
ID=39581478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006134434/09A RU2326405C1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Device of identification at surface acoustic waves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2326405C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2634308C2 (en) * | 2016-02-24 | 2017-10-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП) | Method of anti-collision radio frequency identification on acoustic waves surface and the system of its implementation |
-
2006
- 2006-09-28 RU RU2006134434/09A patent/RU2326405C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2634308C2 (en) * | 2016-02-24 | 2017-10-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП) | Method of anti-collision radio frequency identification on acoustic waves surface and the system of its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0736501B2 (en) | Acoustic transducer | |
EP1160974B1 (en) | A wireless communication system using surface acoustic wave (SAW) single-phase unidirectional transducer (Spudt) techniques | |
RU2344437C2 (en) | System of radio-frequency identification on surface acoustic waves | |
RU2344440C2 (en) | Device for radio frequency identification on surface acoustic waves | |
RU2326405C1 (en) | Device of identification at surface acoustic waves | |
RU2585487C1 (en) | Passive temperature sensor operating on surface acoustic waves | |
US4406964A (en) | Acoustic surface wave transducer with improved inband frequency characteristics | |
RU2701100C1 (en) | Radio tag based on delay line on surface acoustic waves | |
RU2344438C2 (en) | Device of radio frequency identification on surface acoustic waves | |
CN110319916B (en) | Limited pool low-frequency expanding method based on water area reflected wave interference measurement | |
RU2410716C2 (en) | Radio frequency identification device working on surface acoustic waves | |
KR102193234B1 (en) | Device for increasing the detection distance of ultrasonic sensors of vehicle and method thereof | |
RU2610415C1 (en) | Multichannel reflective delay line | |
CN211783950U (en) | Surface acoustic wave temperature sensor with time division and frequency division combined coding | |
RU2326404C2 (en) | Device of identification at surface acoustic waves | |
RU2328069C2 (en) | Device of object identification at surface acoustic waves | |
RU2758341C1 (en) | Passive wireless sensor of magnetic field on surface acoustic waves | |
RU2103742C1 (en) | Guarding radio system which uses noise-like signals | |
RU168475U1 (en) | Acoustic wave RFID tag | |
RU2669203C1 (en) | Energy-independent transponder | |
JPH04253414A (en) | Branch filter using surface acoustic wave resonator composite filter | |
RU2609012C1 (en) | Multiband radio frequency identification mark on surface acoustic waves | |
US4952833A (en) | High density surface acoustic waveguide channelizer | |
RU156166U1 (en) | DEVICE FOR IDENTIFICATION OF OBJECTS ON SURFACE ACOUSTIC WAVES | |
RU2270517C1 (en) | Device for encoding at surface acoustic waves for passive transponder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080929 |