Идентификационная метка, работающая с поверхностными акустическими волнами - RU2158936C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к идентификационной метке (ID-Tag), работающей с поверхностными акустическими волнами, для систем идентификации согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Идентификационные метки названного вида, называемые далее кратко ID-Tag, используются в системах идентификации для бесконтактной автоматической идентификации объектов и известны, например, из "Siemens Zeitschrift" Spezial FuE, весна 1993. Подобные ID-Tag являются конструктивными элементами, в которых электрический сигнал посредством преобразователя преобразуют в поверхностную акустическую волну, которая отражается на ряде отражателей, причем отраженную поверхностную акустическую волну с помощью преобразователя, который может быть таким же, как и преобразователь, преобразующий входной электрический сигнал, преобразуют снова в электрический сигнал. В зависимости от конфигурации отражателей возникает заданный код, который представляет эту ID-Tag. Представляющий код электрический сигнал передают обратно на излучающую сигнал опроса систему, за счет чего может идентифицироваться место, в котором расположена ID-Tag. Подобные системы идентификации являются используемыми в большом количестве случаев применения.

В связи с высоким затуханием меток ID-Tags и уменьшением чувствительности в четвертой степени от расстояния ID-Tag от опрашивающей системы опрос должен производиться с высокими амплитудами мощности. Часто является желательным идентифицировать ID-Tag перед опросом ее кодирования вначале только относительно ее присутствия. Если не будет получена дополнительная информация о ее присутствии, то опрос должен производиться постоянно, то есть опрашивающая система должна постоянно излучать высокочастотные электромагнитные волны. Если еще не имеется надежных сведений о том, что высокочастотные электромагнитные поля могут представлять собой нагрузки, то во всяком случае известно, что в случаях, в которых ID-Tag вначале должны идентифицироваться относительно их присутствия, постоянный режим системы опроса в названном смысле является невыгодным также по системно-техническим причинам.

В основе настоящего изобретения лежит поэтому задача такого выполнения ID-Tags обсуждаемого типа, чтобы в случаях, в которых вначале должно лишь устанавливаться их присутствие, можно было избежать постоянного режима работы опрашивающей системы.

Эта задача для работающей с акустическими поверхностными волнами идентификационной метки названного вначале вида решается согласно изобретению признаками отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Дальнейшие формы развития изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение поясняется ниже более подробно на примере выполнения с помощью фигур, на которых показано:
Фигура 1 - в схематичном, частично перспективном представлении принципиальная конструкция идентификационной метки с выполненным согласно изобретению отражателем;
Фигура 2 - диаграмма эхо-сигнала метки (ID-Tag) при опросе коротким импульсом в форме временной амплитудной зависимости для известной ID-Tag; и
Фигура 3 - диаграмма, соответствующая диаграмме на Фигуре 2, для выполненной согласно изобретению ID-Tag.

Согласно фигуре 1 ID-Tag 1 в общем выполнена в виде пьезоэлектрической подложки 2, на которой расположен входной/выходной гребенчатый преобразователь 3, который преобразует введенный в него электрический сигнал в распространяющуюся на поверхности подложки поверхностную акустическую волну и преобразует вошедшую в него поверхностную акустическую волну обратно в электрический сигнал. Электрический сигнал вводят в этот входной/выходной гребенчатый преобразователь 3 или соответственно излучают из него через антенну 6. Эта антенна 6 принимает от не представленного прибора опроса/обработки беспроволочно переданный сигнал опроса и излучает электрический сигнал от входного/выходного гребенчатого преобразователя 3 в форме эхо-сигнала.

Далее на пьезоэлектрической подложке 2 предусмотрено множество отражателей 4, которые отражают выданные входным/выходным гребенчатым преобразователем 3 поверхностные акустические волны обратно на него, за счет чего возникает характерный для ID-Tag код. Этот код установлен количеством и геометрическим расположением отражателей 4 на подложке 2. Он излучается через антенну 6 и передается обратно на прибор опроса/обработки.

Таким образом, прибор опроса/обработки излучает электрический сигнал в форме периодических частотно- или амплитудно-модулированных ВЧ-импульсов. ВЧ-энергия попадает через антенну 6 на гребенчатый преобразователь 3, который возбуждает поверхностную акустическую волну на кристалле 2, причем небольшая часть возбужденной волны отражается на соответствующих отражателях. Эта часть имеет в расчете на один отражатель мощность менее 1% мощности возбужденных волн, чтобы поддерживать малыми воздействиями мешающих многократных эхо, которые могут появляться между отдельными отражателями. Эхо-сигнал ID-Tag'a состоит в идеальном случае из имеющих одинаковую величину ВЧ-импульсов, которые могут приниматься и обрабатываться прибором опроса/обработки. Это положение дел представлено на диаграмме согласно Фигуре 2, на которой представлена амплитуда A импульсного эхо-сигнала известной по себе метки ID-Tag при опросе коротким импульсом в виде функции от времени t.

Согласно изобретению на ID-Tag 1 предусмотрен по меньшей мере один последующий отражатель 5 согласно фигуре 1, отражательная способность которого является большой относительно отражательной способности остальных отражателей 4 в ряду отражателей. Этот отражатель 5 является при рассмотрении от гребенчатого преобразователя 3 предпочтительно последним в цепи отражателей. Таким образом, он расположен после последовательности определяющих код метки ID-Tag отражателей 4. Отражательная способность этого сильно отражающего отражателя 5 может, например, быть установлена путем соответствующего выбора количества не представленных детально электродных пальцев в отражателе.

Для идентификации ID-Tag относительно только ее присутствия может поэтому производиться опрос с малой мощностью, так что приходящий на прибор опроса/обработки эхо-сигнал вследствие большой отражательной способности отражателя 5 всегда имеет все еще достаточную для обработки амплитуду. Выражаясь другими словами, амплитуда приходящего от отражателя 5 с большой отражательной способностью импульса составляет величину в несколько раз больше амплитуды импульсов кодирования или соответственно импульсов данных. Это положение дел представлено на диаграмме согласно Фигуре 3, на которой произведенный отражателем с большой отражательной способностью импульс обозначен позицией 10. В остальном эта диаграмма соответствует уже поясненной диаграмме согласно Фигуре 2.

С выполненной согласно изобретению ID-Tag являются возможными особенно предпочтительные формы обработки сигнала. В принципе при первом опросе для идентификации ID-Tag время до следующего опроса может быть выбрано настолько большим, чтобы вызванные отражателем 5 с большой отражательной способностью помехи уже затухли.

Если ID-Tag находится на подвижном объекте, то в области прибора опроса/обработки вначале может происходить опрос с меньшей мощностью, которая однако еще является достаточной, чтобы идентифицировать ID-Tag по произведенному отражателем с высокой отражательной способностью эхо-импульсу как находящуюся в области опроса прибора опроса/обработки. Эта передаваемая мощность не должна быть обязательно достаточной для опроса определяющих код ID-Tag отражателей. Для появившейся в области опроса ID-Tag таким образом возникает импульс от отражателя с высокой отражательной способностью в приданном в соответствие временном окне прибора опроса/обработки. Далее для опроса отражателя с высокой отражательной способностью может применяться более длинный импульс опроса с меньшим разрешением, который имеет меньшую ширину полосы и таким образом допускает уменьшение ширины приемной полосы. Отсюда следует более низкий уровень шумов, что разрешает дальнейшее понижение передаваемой мощности или соответственно более высокое дальнодействие при остающейся постоянной передаваемой мощности. Для считывания кода передаваемую мощность можно повышать до тех пор, пока ID-Tag покинет область опроса. Таким образом получается предпочтительное явное снижение передаваемой мощности, которая должна иметься в постоянном режиме работы, чтобы можно было как можно раньше распознать ID-Tag, которая возможно попала в область опроса.

Далее отражатель с высокой отражательной способностью представляет собой постоянную временную метку относительно определяющего код эхо-сигнала. С помощью этой временной метки можно статистически усреднять последовательность импульсов опроса, чтобы получить большее отношение сигнал/шум относительно синхронных с системой помех.

Кроме того, вышеназванная временная метка при идентификации подвижных объектов, как, например, движущихся транспортных средств, может использоваться, в частности, для осуществления доплеровской компенсации для фазокогерентного интегрирования принятых кодовых импульсов, в то время как их относят в соответствии с фазой к импульсу отражателя с высокой отражательной способностью или к другому сильному импульсу. Например, кодовые импульсы могут промежуточно запоминаться с соответствующим импульсом от отражателя с высокой отражательной способностью в качестве опорной фазы и затем накладываться в соответствующей фазе. Это является необходимым тогда, когда во время процесса считывания происходит относительное движение между меткой (ID-Tag) и прибором считывания. Подобное интегрирование эффективно улучшает соотношение сигнал/шум принимаемых сигналов, причем достигнутый выигрыш может быть преобразован в дальнейшее уменьшение передаваемой мощности или в увеличение дальнодействия опроса при одинаковой передаваемой мощности.

Обработки сигнала выше названного вида являются известными из радарной техники.

Таким образом, является принципиально возможным с выполненными согласно изобретению метками (ID-Tags) при измерениях пути, положения и скорости вследствие большего дальнодействия достигать более длинных участков измерения, а также более высокого разрешения и точности измерения.

В дальнейшем развитии изобретения является возможным выбирать различные относительно их конструкции отражатели для отражателя с высокой отражательной способностью и определяющих код отражателей. Например, отражатель с высокой отражательной способностью может быть выполнен дисперсивным, как это, например, описано в более старой немецкой заявке P 43 36 897.2, в то время как определяющие код отражатели могут быть отражающими линейно по фазе элементами.

Реферат

Идентификационная метка, работающая с поверхностными акустическими волнами, в которой, по меньшей мере, один из отражателей имеет большую относительно отражательной способности остальных отражателей отражательную способность. Техническим результатом является исключение необходимости постоянного режима работы опрашивающей системы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула