RU2579522C1 - Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн - Google Patents
Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579522C1 RU2579522C1 RU2015102017/08A RU2015102017A RU2579522C1 RU 2579522 C1 RU2579522 C1 RU 2579522C1 RU 2015102017/08 A RU2015102017/08 A RU 2015102017/08A RU 2015102017 A RU2015102017 A RU 2015102017A RU 2579522 C1 RU2579522 C1 RU 2579522C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- interdigital transducer
- interdigital
- output
- input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
- G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/74—Systems using reradiation of acoustic waves, e.g. IFF, i.e. identification of friend or foe
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F3/00—Labels, tag tickets, or similar identification or indication means; Seals; Postage or like stamps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при построении систем радиочастотной идентификации. Технический результат заключается в снижении вносимых потерь и уменьшении «паразитных» откликов за счет разделения во времени приема и передачи импульсов кодовой последовательности. Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн содержит звукопровод с расположенными на нем в одном акустическом канале входным встречно-штыревым преобразователем и кодирующим встречно-штыревым преобразователем, электрически связанную со встречно-штыревыми преобразователями антенну, электрическая связь входного встречно-штыревого преобразователя с антенной выполнена гальванической, а электрическая связь кодирующего встречно-штыревого преобразователя с антенной осуществлена посредством невзаимного устройства, выполненного, например, в виде Y-циркулятора, первый вывод которого подключен к соединительной шине, второй вывод - к антенне и одновременно к входному встречно-штыревому преобразователю, а третий вывод - к балластной нагрузке. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиочастотной идентификации [1], в частности к технологиям построения радиометок на поверхностных акустических волнах (ПАВ).
Известен способ построения радиометок с отражательными структурами в виде расположенных на звукопроводе металлизированных полосок (канавок) либо отражательных встречно-штыревых преобразователей (ВШП) [1, 2]. В конструкции радиометки для преобразования поступающего из антенны опросного электрического сигнала в ПАВ используется входной встречно-штыревой преобразователь (ВШП), обеспечивающий вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта преобразование электрического сигнала в ПАВ. Отражательные структуры расположены на поверхности звукопровода таким образом, что после отражения и преобразования ПАВ во входном ВШП, в антенну радиометки поступает кодовая последовательность импульсов с соответствующими задержками по времени tl, t2, …tn. Число отражателей соответствует разрядности формируемой кодовой последовательности и выбирается из условия получения необходимого коэффициента отражения при приемлемом уровне вносимых потерь и ложных сигналов.
Известно устройство радиометки на ПАВ с отражательными структурами в виде ВШП, описанное на рисунке 10.7 в работе [2] и в работе [3]. Коэффициент отражения в такой структуре регулируется геометрией ВШП. Принцип работы устройства аналогичен принципу работы описанной выше радиометки. Принятый антенной сигнал, преобразуется в ПАВ во входном ВШП и распространяется в звукопроводе в направлении отражательной структуры во входном ВШП. ПАВ, отраженная от парциальных ВШП (ВШП-1, ВШП-2, …ВШП-n), достигает входного ВШП и преобразуется в нем вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта в электрический сигнал, который излучается антенной в виде кодовой последовательности разделенных по времени импульсов.
По основным параметрам вышеописанные радиометки аналогичны. В первом варианте кодирующими элементами являются отражающие металлизированные полоски (канавки), а во втором - отражающие встречно-штыревые преобразователи (ВШП1, ВШП2, …ВШПn).
К числу основных недостатков обоих вариантов построения радиометок с отражательными структурами следует отнести значительное ослабление акустического сигнала на двойном пути прохождения структуры отражательных элементов, а также большое число ложных переотраженных сигналов при прямом и обратном прохождении ПАВ.
Известны и другие радиометки, в конструкции которых были предусмотрены решения, направленные на снижение вышеуказанных негативных последствий путем распараллеливания акустических каналов в радиометке и на повышение отражательной способности кодирующих ВШП [4, 5, 6, 7]. Однако все принимаемые меры приводили к существенному увеличению поперечных размеров радиометки (пропорционально числу параллельных акустических каналов) и усложнению процедуры согласования импеданса антенны и входных ВШП.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство, описанное на с. 393-395 в работе [2], принятое за прототип. Структурная схема устройства-прототипа представлена на с. 394 (рис. 10.3) в работе [2].
Устройство-прототип содержит антенну, звукопровод с расположенными на нем в одном акустическом канале входным встречно-штыревым преобразователем (ВШП-1) и кодирующим встречно-штыревым преобразователем (ВШП-2) и соединенными с антенной.
В качестве кодирующих элементов выступает ВШП-2, и при формировании кодовой последовательности используются последовательно восстановленные сигналы в кодирующих элементах ВШП-2.
В прототипе высокочастотный опросный импульс принимается антенной радиометки. При этом часть энергии поступает на ВШП-1, где преобразуется в ПАВ, которая последовательно достигает кодирующего ВШП-2, на котором происходит прямое преобразование ПАВ в электрический сигнал, соответствующий кодовой последовательности.
Прототипу присущи следующие недостатки:
- сложность согласования ВШП с антенной, поскольку входной импеданс на рабочей частоте зависит от кодовой последовательности;
- многократная регенерация ПАВ в ВШП-2, поскольку он находится на общей шине с ВШП-1 и, как следствие, появление «паразитных» откликов на импульсной характеристике;
- трудности получения качественных кодовых последовательностей с разрядностью более десяти.
- увеличенный уровень вносимых потерь из-за того, что ПАВ проходят удвоенное расстояние для попадания на приемо-передающий ВШП. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании устройства радиочастотной идентификации на ПАВ, лишенного указанных недостатков.
Технический результат заключается в снижении вносимых потерь и снижении«паразитных» откликов за счет разделения во времени приема и передачи импульсов кодовой последовательности.
Для решения поставленной задачи в радиометке для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн, содержащей расположенные в одном акустическом канале входной встречно-штыревой преобразователь (ВШП1) и кодирующий встречно-штыревой преобразователь (ВШП2), состоящий из последовательности парциальных ВШП, а также антенну, электрически связанную с ВШП1 и ВШП2, электрическая связь ВШП1 с антенной выполнена гальванической, а электрическая связь ВШП2 с антенной осуществлена посредством невзаимного устройства, выполненного в виде циркулятора Y-типа, первый вывод которого подключен к соединительной шине, второй вывод - к антенне и одновременно к ВШП1, а третий вывод - к балластной нагрузке.
Изобретение поясняется чертежом фиг. 1, где представлена структура радиометки для систем идентификации на основе ПАВ.
На фиг. 1 изображено:
1 - звукопровод;
2 - антенна;
3 - входной встречно-штыревой преобразователь (ВШП1);
4 - кодирующий встречно-штыревой преобразователь (ВШП2);
5 - невзаимное устройство, например циркулятор Y-типа, в котором I, II, III - входы циркулятора Y-типа;
6 - балластная нагрузка.
Циркулятор Y-типа представляет собой устройство передачи информации в одном направлении в определенной полосе частот.
В циркуляторе Y-типа 5 круговой стрелкой указано направление движения электронного потока против часовой стрелки, при этом условно принято направление постоянного магнитного потока - к наблюдателю).
Заявляемая радиометка содержит звукопровод 1 с пьезоэлектрической подложкой на ниобате лития, антенну 2, входной ВШП1 3 и кодирующий ВШП2 4, а также циркулятор Y-типа 5 и балластную нагрузку 6.
К антенне 2 подключен входной ВШП1 3. Кодирующий ВШП2 4 состоит из параллельно соединенных парциальных ВШП, находящихся в одном акустическом канале, для генерации кодовой последовательности. Радиометка не требует внешних источников питания, а ее принцип работы основан на последовательной задержке сигнала, преобразованного в поверхностную акустическую волну (ПАВ) и последующего преобразования в электрический сигнал и излучения его антенной.
При этом кодирующий ВШП2 4 подключается не напрямую (как в прототипе), а через невзаимное устройство, в качестве которого, например, использован циркулятор Y-типа 5, первый вывод которого присоединен к соединительной шине, второй вывод - к антенне 2 и одновременно к входному ВШП1 3, а третий вывод - к балластной нагрузке 6. В результате, кодирующий ВШП2 4 оказывается развязанным от входного ВШП1 3.
Принцип действия радиометки следующий.
Высокочастотные опросные импульсы от считывателя принимаются антенной 2 радиометки и поступают на электроды входного ВШП1 3. При этом часть энергии, поступающей на циркулятор Y-типа 5, поглощается на пути II-III в балластной нагрузке 6. Далее, возбужденная во входном ВШП1 3 поверхностная акустическая волна последовательно достигает парциальных ВШП кодирующего ВШП2 4 через интервалы времени t1, t2…tn. Эти интервалы получаются всегда больше длины импульсного отклика однонаправленного ВШП1, и импульсы в получившейся последовательности не перекрываются. Там она, в свою очередь, вновь преобразуется в электрическую составляющую, которая, пройдя путь I-II в циркуляторе Y-типа 5, излучается антенной 2 радиометки. Движения электронного потока по пути I-III невозможно в силу свойства циркулятора Y-типа - однонаправленности.
По сравнению с прототипом, из-за отсутствия поглощения обратной волны в материале подложки и электродах кодирующего ВШП2 4, ослабление ПАВ в радиометке составляет примерно 50%, что даже для 8-битной метки составляет 20÷25 дБ. Активные потери в циркуляторе Y-типа 5 на рабочей частоте несопоставимо малы (~0,3÷0,5 дБ.) по сравнению с получаемым выигрышем. Из вышеизложенного следует, что радиометка практически свободна от недостатков прототипа, в т.ч. в части зависимости согласования антенны от кода метки, поскольку она развязана от кодирующих элементов ВШП2 4 через циркулятор Y-типа 5 с ослаблением ~25 дБ, а паразитные отклики на импульсной характеристике в среднем на 10-12 дБ ниже основных откликов.
Ниже приведен пример выполнения заявляемого устройства.
Радиометка на ПАВ выполнена в герметичном корпусе со звукопроводом из ниобата лития YX/128° среза 1. На звукопроводе расположены входной ВШП1 3, имеющий апертуру 80 длин ПАВ на центральной частоте и кодирующий ВШП2 4 с числом секций равным N=8. При этом входной ВШП1 3 может быть выполнен однонаправленным, а расстояние между секциями кодирующего ВШП2 4 выбрано равным или большим длины однонаправленного ВШП вдоль направления распространения ПАВ.
Центральная частота ВШП1 3 выбрана, исходя из требований Международного Регламента [1], равной 860 МГц, полоса пропускания кодирующего ВШП2 4 выбирается, исходя из требований Международного Регламента [1], равной 5 МГц. Антенна 2 подсоединяется к ВШП2 4 и ВШП1 3 через циркулятор Y-типа 5, к которому подсоединена балластная нагрузка R=50 Ом.
Как показали измерения, уровень паразитных откликов, связанный с переотражениями от ВШП, на 25-30 Дб ниже основных сигналов, что существенно ниже, чем в прототипе, за счет того, что антенна 5 подсоединена к ВШП1 3 через циркулятор. При этом, вносимые потери в радиометке равны 28-30 дБ, что ниже, чем в прототипе (32-35 дБ).
Источники информации
[1] - Сандип Лахири. RFID. Руководство по внедрению. Пер. с англ. - М. КУДИЦ - ПРЕСС. - 2007. - 312 с., илл.;
[2] - Балышева О.Л. и др. Акустоэлектронные устройства обработки генерации сигналов. Принцип работы, расчета и проектирования. / О.Л. Балышева, В.И. Григоровский, Ю.В. Гуляев, В.Ф. Дмитриев, Г.Д. Мансфельд. Монография / под ред. Акад. РАН Ю.В. Гуляева - М.: Радиотехника, 2012. - 576.: илл.;
[3] - Dudzik, Abedi А и др. Wireless sensor system based on SAW coded passive devices for multiple access // 2008. JEEE Int. Ultra. Symp. Proc. P 1116-1119;
[4] Патент RU 2270517 C1 от 20.02.2006;
[5] Патент RU 2326403 C2 от 10.06.2008;
[6] Патент RU 2326404 C2 от 10.06.2008;
[7] Патент RU 2326405 С1 от 10.06.2008.
Claims (2)
1. Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн, содержащая расположенные в одном акустическом канале однонаправленные входной встречно-штыревой преобразователь и кодирующий встречно-штыревой преобразователь, а также антенну, электрически связанную со встречно-штыревыми преобразователями, отличающаяся тем, что входной встречно-штыревой преобразователь является однонаправленным за счет его электрической связи с антенной - гальванической, причем антенна развязана от кодирующего встречно-штыревого преобразователя невзаимным устройством, выполненным в виде Y-циркулятора, выполненного с возможностью передачи информации в одном направлении в определенной полосе частот, а кодирующий встречно-штыревой преобразователь выполнен с возможностью получения импульсов последовательности через интервалы времени t1, t2…tn, большие длины импульсного отклика однонаправленного входного встречно-штыревого преобразователя.
2. Радиометка по п. 1, отличающаяся тем, что первый вывод Y-циркулятора подключен к кодирующему встречно-штыревому преобразователю, второй вывод - к антенне и одновременно к входному встречно-штыревому преобразователю, а третий вывод - к балластной нагрузке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015102017/08A RU2579522C1 (ru) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015102017/08A RU2579522C1 (ru) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579522C1 true RU2579522C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015102017/08A RU2579522C1 (ru) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579522C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2195069C1 (ru) * | 2002-04-08 | 2002-12-20 | Зао Нпп "Элко" | Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн |
RU2283518C2 (ru) * | 2004-12-20 | 2006-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Полосковый циркулятор фазового типа |
US7786864B1 (en) * | 2000-09-08 | 2010-08-31 | Automotive Technologies International, Inc. | Vehicular RFID and sensor assemblies |
RU2486646C1 (ru) * | 2012-05-05 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Датчик на поверхностных акустических волнах для беспроводного пассивного измерения перемещений |
-
2015
- 2015-01-23 RU RU2015102017/08A patent/RU2579522C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7786864B1 (en) * | 2000-09-08 | 2010-08-31 | Automotive Technologies International, Inc. | Vehicular RFID and sensor assemblies |
RU2195069C1 (ru) * | 2002-04-08 | 2002-12-20 | Зао Нпп "Элко" | Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн |
RU2283518C2 (ru) * | 2004-12-20 | 2006-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" | Полосковый циркулятор фазового типа |
RU2486646C1 (ru) * | 2012-05-05 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Датчик на поверхностных акустических волнах для беспроводного пассивного измерения перемещений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100266242B1 (ko) | 표면 음향파 필터 | |
US20180156907A1 (en) | Echo measurement | |
CN1307685A (zh) | 反射器电路 | |
US3633132A (en) | Energy-weighted dispersive acoustic delay line of the surface wave type | |
Kino et al. | Signal processing in acoustic surface-wave devices | |
US9453909B2 (en) | Ultrasonic pulse-echo ranging device | |
US3276019A (en) | Combined sequential beam switcher and duplexer using microwave circulators | |
RU2701100C1 (ru) | Радиометка на основе линии задержки на поверхностных акустических волнах | |
RU2579522C1 (ru) | Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн | |
GB577269A (en) | Wave guide switching device | |
CN1173468C (zh) | 声表面波装置和通信设备 | |
US4506239A (en) | Compound surface acoustic wave matched filters | |
RU2344440C2 (ru) | Устройство радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах | |
RU2522886C2 (ru) | Многоканальная отражательная линия задержки на поверхностных акустических волнах | |
CN104200262A (zh) | 大容量声表面波射频标签 | |
RU2410716C2 (ru) | Радиочастотное устройство идентификации на поверхностных акустических волнах | |
RU2344438C2 (ru) | Устройство радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах | |
Hu et al. | Imaging system for intravascular ultrasonography using pulse compression technique | |
US3568104A (en) | Sonic delay line device | |
US3353120A (en) | Acoustic propagation line for compressing trains of electric waves | |
RU2609012C1 (ru) | Многодиапазонная радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах | |
RU2326404C2 (ru) | Устройство идентификации на поверхностных акустических волнах | |
RU156166U1 (ru) | Устройство идентификации объектов на поверхностных акустических волнах | |
US3352376A (en) | Stack of foils used as an acoustic relay | |
RU2328069C2 (ru) | Устройство идентификации объектов на поверхностных акустических волнах |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200124 |