声表面波无源射频识别标签和传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种声表面波无源射频识别标签和传感器，它由阅读器、应答器和数据库组成。应答器的探测头是一采用声表面波技术的无源组件，内含一个或多个具有防碰撞功能的声表面波射频识别码芯片单元。阅读器顺序发射数个相异编码调制载波脉冲，各探测头识别码芯片单元或同一探测头内相异识别码芯片单元的输入防碰撞换能器顺序只对相应载波脉冲产生芯片内相关声脉冲，并被该芯片单元的编码体转换为回波电脉冲串，返回阅读器解调，得到识别码和传感信息。采用本发明专利技术，利用多个防碰撞芯片单元，码分时分组合构成射频识别系统，具有低成本和通用的特点，有助于大容量声表面波射频识别标签和多功能声表面波无线传感器实用化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声表面波无源射频识别(RFID)标签和传感器。
技术介绍
射频识别(RFID)是现今技术发展的需要。采用声表面波(SAW)技术的射频识别标签具有无源、严酷环境适用和维护生产简单等特点，是现今IC产品的补充。声表面波传感器，也因无源和无线传感的特点，是无线物联网的优选。声表面波射频识别标签和传感器的研制工作已有多年，并发表了多项有关专利， 大容量编码是射频标签实用化的基本条件，但至今市场推广不尽人意，主要原因是大容量编码标签生产技术有本质缺陷。目前主流技术的编码方式都是基于反射栅时域特性的，理论上可以满足市场需要。因为反射栅编码技术是建立在芯片反射栅的时域特性，如时基位置、幅度和相位等等， 为了回波的幅度一致及时域分辨灵敏度，不同编码的标签芯片要分别设计并要经过不同的半导体工艺工序，不同编码标签就是不同种产品。例如，要建立一百万号容量的SAW射频识别标签系统，就有一百万个不同的芯片，封装后成一百万个产品，芯片编码与封装后产品号必须一一对应。所以大容量标签的生产技术必定繁复，导致产品成本高，成品管理很困难。因此，如何简化大容量SAW射频识别标签探测头的生产技术，是充分发挥SAW标签的优势的技术前提。采用SAW技术的RFID标签专利技术已有多年，有关文献和专利不少，但就本技术有关的不多，我们己查阅的主要有美国专利US005469170(1994. 10. 20,1995. 11. 21) ,Passive SAff_ID tags usinga chirp transducer by Elio A· Mariani，采用色散换能器(chirp transducer)接收线性调频(chirp)调制载波，形成芯片内询问窄声脉冲。由于脉冲窄，可使编码体间距大大减小， 编码容量大。编码体为标准抽头延迟线，可以加大回波幅度，增加标签阅读距离。1998IEEE Ultrasonics Symposium J—4 学术会议论文On-Chiρ Correlation-Α New Approach to Narrow Band SAW Identification Tags by W. Buff et al.，提出米用编码为Sl (t)的相关器作为声表面波标签输入换能器，用相关编码Sl (-t)载波源激励在芯片上获得窄声脉冲的方法(00C，On-chip Correlation)获得标签的询问脉冲。而识别码也采用编码换能器。并实验证明了方法的可行性。美国专利US006788204 (2000. 3. 2，2004. 12. 7)，Surface Wave TransducerDevice and Identification System with such Device by Zbignew Ianelli et al.，米用色散换能器接收线性调频调制载波，形成询问窄声脉冲。由于脉冲窄，可使编码体间距大大减小。 识别编码采用编码IDT，设置参考IDT建立参考脉冲，可引入相位调制。结合相位调制和开关调制，可实现三态编码。加入硅开关器件编码，可实现声表面波标签的读写，不过需要电池。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术对现有技术方案进行如下改造一种声表面波无源射频识别标签，它由阅读器、应答器和数据库组成，其特征在于所述阅读器由编码调制载波发射单元、识别码回波接收与处理单元和阅读器收发天线构成，所述应答器由探测头、小型应答器收发天线以及与应用环境适应的外封装构成，所述探测头是唯一涉及声表面波技术的无源组件，为含多个具有防碰撞功能的声表面波射频识别码芯片单元和内封装基板的组合。上述的声表面波无源射频识别标签，其进一步特征在于所述射频识别标签采用时域脉冲识别机制，通过回波脉冲串的时间位置来解调识别码；所述阅读器顺序发射数个相异码调制载波电脉冲，所述探测头内各芯片单元顺序地只对相应载波电脉冲产生芯片内询问声脉冲，并被所述探测头芯片单元的识别码编码体转换为识别码回波电脉冲串，返回阅读器解调。上述的声表面波无源射频识别标签，其进一步特征在于所述探测头识别码芯片单元的识别码编码体结构采用伪随机码调制，并在所述阅读器中相关接收；所述阅读器包括相关接收单元。上述的声表面波无源射频识别标签，其进一步特征在于所述探测头识别码芯片单元的芯片输入换能器采用不同编码的相关器，所述编码与所述阅读器发射的调制载波的调制码相同，完成防碰撞功能。上述的声表面波无源射频识别标签，其进一步特征在于所述探测头识别码芯片单元芯片输入换能器采用伪随机码编码的相关叉指换能器，所述相关叉指换能器是指采用编码极性调制的叉指换能器，叉指换能器的叉指时域和极性与编码一致，叉指周期由射频载波确定。上述的声表面波无源射频识别标签，其进一步特征在于所述标签探测头识别码芯片单元识别码编码体采用极性编码抽头延迟线，或者采用Chirp结构，或者采用延迟反射型结构。上述的声表面波无源射频识别标签，其进一步特征在于所述探测头识别码芯片单元芯片输入换能器采用扇形结构换能器，或者单向结构换能器，或者采用常规矩形换能ο本专利技术还公开了一种具有防碰撞功能的声表面波无源射频识别标签，它采用相关器作为标签的输入换能器，其特征在于所述相关器是伪随机码编码相关器，所述相关器采用常规结构、单向结构或者扇形结构；标签识别码的编码体为延迟反射型结构、抽头延迟线结构，或者Chirp结构。本专利技术还公开了一种具有防碰撞功能的声表面波无源无线传感器，它采用相关器作为传感器的输入换能器实现防碰撞功能，抽头延迟线或反射延迟线作为传感器编码体和传感结构，其特征在于所述相关器是采用常规结构、单向结构或扇形结构的伪随机码编码相关换能器。本专利技术的有益效果本专利技术公开的声表面波无源射频识别标签和传感器，其中探测头内含一个或多个具有防碰撞功能的声表面波射频识别码芯片单元。阅读器顺序发射数个相异编码调制载波电脉冲，各探测头识别码芯片单元或同一探测头内相异识别码芯片单元的输入防碰撞换能器顺序只对相应载波电脉冲产生芯片内询问声脉冲，并被该芯片单元的编码体转换为回波电脉冲串，返回阅读器解调，得到识别码和(或)传感信息。采用本专利技术，利用多个防碰撞芯片单元，码分时分组合构成射频识别系统，克服了目前声表面波射频标签技术的本质缺陷，具有低成本和通用的特点，将使大容量声表面波射频识别标签实用化成为现实。采用本专利技术，利用多个防碰撞传感器单元，码分时分组合构成带识别号的传感器系统，可实现多功能传感器或传感器网，有利于无线无源声表面波传感器的实用化。附图说明图1为本专利技术实施例的组合码声表面波射频识别标签系统示意图2为本专利技术实施例的阅读器电路框图3a为本专利技术实施例的伪随机码编码相关器原理示意图(编码载波)；图3b为本专利技术实施例的伪随机码编码相关器原理示意图(相关叉指换能器)图3c为本专利技术实施例的伪随机码编码相关器原理示意图(自相关峰)；图4为本专利技术实施例的伪随机码编码相关器叉指排列示意图5为本专利技术实施例的31位伪随机码编码示意图6a为本专利技术实施例的31位伪随机码自相关特性；图6b为本专利技术实施例的31位伪随机码互相关特性；图7为本专利技术实施例的延迟反射结构示意图8为本专利技术实施例的抽头延迟线结构示意图9为本专利技术实施例的Chirp结构示意图10为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种声表面波无源射频识别标签，它由阅读器、应答器和数据库组成，其特征在于：所述阅读器由编码调制载波发射单元、识别码回波接收与处理单元和阅读器收发天线构成，所述应答器由探测头、小型应答器收发天线以及与应用环境适应的外封装构成，所述探测头是唯一涉及声表面波技术的无源组件，为含多个具有防碰撞功能的声表面波射频识别码芯片单元和内封装基板的组合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培杕，李勇，徐海林，孙娟，王祥邦，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：84