專利名稱：一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聲表面波技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
聲表面波(SAW)電子標(biāo)簽的技術(shù)開發(fā)始于上世紀(jì)80年代末，鑒于其本身工作在射 頻波段，無源且抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，聲表面波標(biāo)簽的研究成為一個熱點(diǎn)。如圖2所示，典型的SAW RFID標(biāo)簽系統(tǒng)包括閱讀器(Reader)和射頻標(biāo)簽兩部分， 閱讀器經(jīng)天線發(fā)射射頻查詢脈沖，并接收標(biāo)簽返回的信號，處理后得到閱讀范圍內(nèi)的標(biāo)簽 信息。SAW標(biāo)簽是一個單口器件，包括標(biāo)簽天線、叉指換能器(IDT)和一系列編碼的反射柵。 IDT直接與標(biāo)簽的天線連接，接收從閱讀器發(fā)射來的查詢信號，把接收到的信號轉(zhuǎn)換為聲表 面波。沿基片表面?zhèn)鞑サ穆暠砻娌ㄓ龅椒瓷鋿抨嚭髸l(fā)生反射與透射，在IDT端產(chǎn)生唯一 編碼的聲波脈沖。該脈沖通過IDT轉(zhuǎn)換為射頻波發(fā)射出去。含有編碼信息的反射聲波被閱讀器接收需要一定的時(shí)延，用以區(qū)別于環(huán)境噪聲的 影響。一般而言，時(shí)延時(shí)間至少為1微秒。如果采用128° YX-LiNbo3為基片材料，叉指 換能器與反射柵陣之間的間隔至少為3. 8mm左右。文獻(xiàn)一 “Programmablereflectors for SAff-ID-tags“，1993 ULTRASONICS SYMPOSIUM，pp. 125-130，指出當(dāng)反射柵條的寬度 為0.25倍聲波波長的時(shí)候，可實(shí)現(xiàn)對特定頻率聲波的反射。文獻(xiàn)二 “ A global SAW ID Tag with large data capacity" , 2002ULTRAS0NICSSYMP0SIUM, pp. 65-69，文中實(shí)現(xiàn)一種 新的編碼方式，其時(shí)域間隔遠(yuǎn)小于脈沖寬度，同時(shí)利用相位編碼各個小的時(shí)間段。信號脈沖 部分重疊如果允許，可以通過脈沖之間的間隔設(shè)置滿足奈奎斯特采樣定律，從而在不影響 信號識別的基礎(chǔ)上增加脈沖密度，實(shí)現(xiàn)更多的編碼容量。文獻(xiàn)二中提出了 GOST (global SAW TAG)的編碼方式，其中一個編碼位的結(jié)構(gòu)如圖4所示?？梢姡瑑蓚€脈沖組之間至少需要空出 13個時(shí)間間隔以滿足奈奎斯特采樣定律。在一定程度上造成了空間資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有的單個叉指換能器和分布式反射柵陣的壓電基片 上由于閑置聲波傳播路徑和脈沖信號的無編碼間隔造成的聲表面波反射電子標(biāo)簽造成的 資源浪費(fèi)，從而提供一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽。本發(fā)明提出的一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，它在常規(guī)的聲表面波射 頻電子標(biāo)簽(SAW RF-ID tag)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)優(yōu)化。在不增加聲表面波射頻 電子標(biāo)簽尺寸的基礎(chǔ)上，同時(shí)采用時(shí)分與頻分多址技術(shù)，大幅擴(kuò)充聲表面波射頻電子標(biāo)簽 的編碼容量。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提出的一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，該聲表面波電子標(biāo)簽包 括壓電基片、叉指換能器和分布式反射柵陣，所述的叉指換能器與分布式反射柵陣位于所述的壓電基片之上，其特征在于，所述的第一叉指換能器和第一分布式反射柵陣的傳播路徑之間設(shè)置有工作頻率 不同的第二叉指換能器；所述的第一分布式反射柵陣的脈沖信號的無編碼間隔的脈沖間隔之間設(shè)置有第 二分布式反射柵陣，該第二分布式反射柵陣用于與第二叉指換能器組成針對另一頻率的聲 表面波電子標(biāo)簽。其中，所述的第二分布式反射柵陣的單根反射柵寬度由第二叉指換 能器 的工作頻率確定，其編碼位數(shù)由第一分布式反射柵陣的無編碼的脈沖間隔大小決定。上述技術(shù)方案，所述的聲表面波電子標(biāo)簽的兩組反射柵陣均可采用脈沖位置編碼 (pulse position encoding method)，或者脈沖狀態(tài)編石馬(on/offpulse encoding)，還可同 時(shí)采用時(shí)間和相位編碼，且第一分布式反射柵陣和第二分布式反射柵陣的電極采用金屬制 成；所述的第一分布式反射柵陣和第二分布式反射柵陣包含的反射條的寬度能夠設(shè)置成不 同的值，用于反射不同頻率的聲表面波；此外，所述的第一分布式反射柵陣和第二分布式反 射柵陣能夠設(shè)置反射條的數(shù)量、位置或SAM的傳播和反射特性，用于控制編碼特定的聲波 信號。所述的聲表面波電子標(biāo)簽中，兩個叉指換能器的工作頻率不同，彼此之間不存在 干擾。上述技術(shù)方案，所述的聲表面波電子標(biāo)簽的壓電基片采用128° YX切向的鈮酸鋰 (128° YX-LiNbO3)、131. 5° YX 切向的鈮酸鋰(131. 5° YX-LiNbO3)、YZ 切向的鈮酸鋰材料、 Χ-112。切向的鉭酸鋰(Χ-112。LiTaO3)、四硼酸鋰(LBO)、硅酸鎵鑭(LGS)等制成。所述的 反射柵條的電極材料采用金屬制成。作為優(yōu)選，所述的反射柵條的電極材料采用金、銅或鋁 制成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在常規(guī)的聲表面波射頻電子標(biāo)簽(SAW RF-ID tag)的基礎(chǔ)上， 進(jìn)行的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)優(yōu)化。利用第一組反射柵陣的脈沖信號的無編碼間隔，進(jìn)行對應(yīng)第二組 叉指換能器所產(chǎn)生聲波信號的編碼工作。因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)不增加聲表面波射頻電子 標(biāo)簽尺寸的基礎(chǔ)上，同時(shí)采用時(shí)分與頻分多址技術(shù)，大幅擴(kuò)充聲表面波射頻電子標(biāo)簽的編
碼容量。


圖1為42° LiTaO3的基片材料器件參數(shù)計(jì)算結(jié)果示意圖；圖2為常規(guī)的聲表面波射頻電子標(biāo)簽工作原理圖；圖3為本發(fā)明一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有的GOST —個編碼組結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)識Ι-a第一叉指換能器 l_b第二叉指換能器2-a第一分布式反射柵陣2-b第二分布式反射柵陣3、壓電基片4、發(fā)送天線5、接收天線6、讀寫器
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖針對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
根據(jù)文獻(xiàn)一中提出可通過調(diào)整反射柵條寬度實(shí)現(xiàn)對特定頻率聲波的反射，我們針 對42° LiTaO3的基片材料，制作鋁金屬電極的情況下，計(jì)算單周期反射率的數(shù)值大小，具體 如圖1所示。由圖1可以發(fā)現(xiàn)，在不同工作頻率處，其反射率差別很大，此圖中相對膜厚為 0. 16，金屬化比為0. 5。因此可以通過改變反射柵條的寬度，實(shí)現(xiàn)對特定頻率聲波的反射。
如圖3，本發(fā)明一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，主要包括壓電基片、 兩個發(fā)射叉指換能器和兩組分布式反射柵陣。壓電基片3采用128° YX_LiNb03，叉指電極 采用金屬鋁，第一個叉指換能器(1-a)的中心頻率為2. 45GHz，第二個叉指換能器(l_b)的 中心頻率為2. OOGHz，叉指換能器1-a、l_b、金屬反射柵陣2_a、2_b均依附在壓電基片3上。 其中反射柵陣2-a中包含10組脈沖編碼，一共有9個脈沖間隔可用于與叉指換能器l_b相 對應(yīng)的反射柵陣2-b的設(shè)置。叉指換能器1-a、Ι-b接收到詢問信號并轉(zhuǎn)化為聲表面波信號， 該聲波信號在基片表面?zhèn)鞑?。?jīng)過反射柵陣2-a、2-b，按照特定的柵陣特性，實(shí)現(xiàn)聲波信號 的反射、延遲等，可以得到由柵陣結(jié)構(gòu)控制(柵條數(shù)量、位置、SAW的傳播和反射特性等)編 碼的特定的聲波信號，再次通過叉指換能器l_a、l-b進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，閱讀器在接收信號后， 先進(jìn)行頻域?yàn)V波，分辨兩組頻率不同的編碼信號，再對各個編碼進(jìn)行特定的分析。最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，該電子標(biāo)簽包括壓電基片、叉指換能器和分布式反射柵陣，所述的叉指換能器與分布式反射柵陣位于所述的壓電基片之上，其特征在于，所述的第一叉指換能器和第一分布式反射柵陣的傳播路徑之間設(shè)置有第二叉指換能器；所述的第一分布式反射柵陣的脈沖信號的無編碼的脈沖間隔之間設(shè)置有第二分布式反射柵陣，該第二分布式反射柵陣與第二叉指換能器組成針對另一不同頻率的聲表面波電子標(biāo)簽；其中，所述的第二分布式反射柵陣的單根反射柵寬度由第二叉指換能器的工作頻率確定，其編碼位數(shù)由第一分布式反射柵陣的脈沖信號的無編碼的脈沖間隔大小決定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，其特征在于，所述的 第一分布式反射柵陣和第二分布式反射柵陣采用脈沖位置編碼、脈沖狀態(tài)編碼或/和采用 時(shí)間和相位編碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，其特征在于，所述 的壓電基片采用128° YX切向的鈮酸鋰(128° YX-LiNbO3)、131. 5° YX切向的鈮酸鋰 (131.5° YX-LiNbO3)、YZ切向的鈮酸鋰材料、X-112°切向的鉭酸鋰(X_112° LiTaO3)、四 硼酸鋰(LBO)或硅酸鎵鑭(LGS)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，其特征在于，所述的 第一分布式反射柵陣和第二分布式反射柵陣的電極采用金屬制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，其特征在于，所述的 第一分布式反射柵陣和第二分布式反射柵陣包含的反射條的寬度能夠設(shè)置成不同的值，用 于反射不同頻率的聲表面波。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大數(shù)據(jù)容量的聲表面波射頻電子標(biāo)簽，包括壓電基片、叉指換能器和分布式反射柵陣，所述的叉指換能器與分布式反射柵陣位于所述的壓電基片之上，其特征在于，所述的第一叉指換能器和第一分布式反射柵陣的傳播路徑之間設(shè)置有第二叉指換能器；所述的第一分布式反射柵陣的脈沖信號的無編碼間隔的脈沖間隔之間設(shè)置有第二分布式反射柵陣，該第二分布式反射柵陣用于與第二叉指換能器組成針對另一頻率的聲表面波電子標(biāo)簽。本發(fā)明在單個頻率叉指換能器和分布式反射柵陣結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用聲波傳播路徑和脈沖信號的無編碼間隔，添加第二組另一頻率叉指換能器和反射柵陣，在不增加射頻電子標(biāo)簽尺寸的基礎(chǔ)上，大幅擴(kuò)充電子標(biāo)簽的編碼容量。
文檔編號G06K19/077GK101847216SQ20101017197
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者何世堂, 劉久玲, 李紅浪, 程利娜 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所