[发明专利]声表面波无源射频标签的管座编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种声表面波无源射频标签的管座编码方法。

背景技术

无线组网技术是现今物联网发展的需要，射频标签是其基础元器件。采用声表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）技术的射频标签系统具有无源、严酷环境适用和维护简单等特点，是现今半导体集成电路射频标签的补充。SAW标签系统由阅读器、应答器和数据库组成。应答器由探测头、小型收发天线以及与使用环境相适应的外封装构成，其中探测头为一个携带编码信息的SAW芯片和密封管座的结合体。

现今，SAW标签主流为延迟型，其应答器中的SAW芯片由压电基片、其上的一个输入叉指换能器和编码部分组成。SAW标签应答器中的编码部分，是由规定数目的且按预定时基设计的编码体构成，每个编码体至多产生一个码元回波。应答器天线直连芯片上的输入叉指换能器，与天线相连的叉指换能器具有选频及将电信号与SAW信号相互转换的特性。编码体是淀积在压电芯片上的金属电极图形结构，由编码体产生回波的机理不同，延迟型SAW标签有三种类型：反射型、单天线传输型和双天线传输型。采用（开路或短路）反射栅阵作为编码体的，称为延迟反射型结构（图1），采用叉指换能器作为编码体的，称为延迟传输型结构，图3为单天线传输型，编码部分与输入换能器共用天线；如编码部分与输入换能器不共用天线，就是双天线传输型。它们各有所长，反射型标签的延迟时间长，而传输型标签的回波幅度大。

延迟反射型标签系统工作原理如图1示，阅读器发出一射频询问信号，其小部分被无源SAW标签应答器的天线接收，与天线相连的叉指换能器将接收到的射频询问信号转换为射频SAW脉冲存储于SAW芯片内。存储在SAW芯片的射频SAW脉冲能量，被编码部分编码体及芯片环境变量调制，编码信息为相应脉冲的数目、时间位置和相位携带。编码过的射频SAW脉冲信号反射回输入叉指换能器并转变为电信号，并由应答器天线发回阅读器。应答器回波响应包含了编码结构的数目、几何以及SAW的传播和反射特性，阅读器可以抽出有用信息，如某次测量的特定编码，最后由数据库处理。

延迟传输型SAW标签中编码过的射频SAW脉冲信号，由其自身的叉指换能器转变为电信号，从所连天线发出回波。

由上述，SAW标签的回波，必定受到标签探测头所处环境的影响，即也携带有环境应力的信息，所以SAW标签可以同时具有传感功能。而且，SAW无线传感器的基本结构与SAW标签类似。由此，本文所述的SAW标签，应理解为SAW射频标签和具有标签功能的SAW无线传感器。

由于SAW标签应答器探测头内的SAW芯片是SAW标签系统的关键元件，今后，在不造成误解时，我们所说的SAW标签专指SAW延迟型标签应答器探测头的SAW芯片。

SAW标签输入叉指换能器和编码部分间有较大间距，一般数毫米，由于表面波声速慢，输入脉冲和第一个回波脉冲之间将有数微秒的延时。电磁多径干扰在回波响应到达阅读器前即可成功除掉，因此在时域内标签回波信号很容易分离，这是延迟型SAW标签的重大优势。

作为无源应用的SAW标签，其编号是在标签探测头制作时产生的，是不可更改的。其编号方法，即SAW标签编码部分设计主要分为两大类：固定编码和可编程编码，采用可编程编码芯片的标签称为可编程标签。

固定编码是一种芯片内编码方法，SAW标签的编码部分都是在制作芯片时就设计好的，理论上可得到海量编码标签，但因为每个异号SAW标签需要单独设计和制作，以得到特性较一致的回波脉冲串，批量生产成本极高，实用推广困难。

可编程编码，是指芯片编码部分由规定数目的可编程编码体组成，芯片制作完成后通过后道工序实现编码，可以明显改进标签批量生产技术，大大降低SAW标签成本。

特别值的指出的是，利用外接低功耗开关电路，对可编程SAW标签遥控其编码部分状态，实现外部编码，能表现部分IC标签功能，同时保持SAW标签的特点，可应用在一些特殊领域中。

现有技术的延迟传输型标签的可编程编码体是一个（单指或并指）叉指换能器，通过接入输出总线的换能器极性选择实现编码，如图3示例，其编码为0010（负极性编码）。