УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ Российский патент 2008 года по МПК G01S13/75 G01S13/76 H03H9/42 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов.

Известны пассивные устройства идентификации [1], в которых нет источника питания. В этих устройствах с помощью индуктивной связи через переменное магнитное поле производится дистанционное электропитание микросхемы, которая выдает определенный код через эту же индуктивность связи в разпознавающее устройство. Недостатком данной системы является малый радиус действия (до метра) и также достаточно сильный сигнал, обеспечивающий питание микросхемы, что может нанести вред идентифицируемому объекту (особенно, если это животное или человек).

Устранить указанные недостатки позволяет пассивное устройство идентификации на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащее корпус, приемно-передающую антенну, звукопровод, на рабочей поверхности которого расположены встречно-штыревой преобразователь (ВШП), соединенный с антенной, отражательные ВШП в одном акустическом канале [2]. В данном устройстве опрашивающий сигнал принимается антенной, далее преобразуется в ПАВ с помощью ВШП, а затем отражается от отражательных ВШП, образуя кодовую последовательность, которая с помощью ВШП, соединенного с антенной, преобразуется в электромагнитный сигнал и излучается на распознающее устройство. В данном случае нет необходимости в электропитании микросхемы, поэтому опрашивающий сигнал может быть ослаблен до значений, не наносящих вред идентифицируемому объекту. Расстояние идентификации также может быть увеличено надлежащим подбором рабочих частот и антенны. Недостатком данной конструкции является достаточно большое ослабление отраженного сигнала по сравнению с падающим на антенну (что снижает динамический диапазон и уменьшает расстояние, на котором может быть произведена идентификация объекта) из-за того, что коэффициент отражения от отражательных ВШП должен быть значительно меньше 1, чтобы отраженные сигналы от соседних отражательных ВШП не искажали бы кодовую последовательность.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании устройства идентификации на ПАВ, лишенного указанных недостатков.

Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается в увеличении коэффициента отражения от отражательных ВШП, расположенных в различных акустических каналах.

Это достигается тем, что в него введены несколько акустических каналов, расположенных на разных звукопроводах, в каждом из которых расположены приемно-передающий ВШП и отражательный ВШП с одинаковым периодом L_0i, который разный в разных акустических каналах, расстояние между этими преобразователями также разное в разных акустических каналах, приемно-передающие ВШП выполнены однонаправленными с внутренними отражателями и параллельно соединены с первыми дополнительными ВШП в каждом акустическом канале, причем эти первые дополнительные ВШП имеют апертуру, равную апертуре приемно-передающих ВШП, число пар штыревых электродов и период этих первых дополнительных ВШП выбираются из соотношений:

где N_i - число пар электродов в ВШП, k² - квадрат коэффициента электромеханической связи для поверхностных акустических волн в звукопроводе, i - номер акустического канала, одноименные электроды этих первых дополнительных ВШП соединены с общей шиной (через нижние шины приемно-передающих ВШП), каждый из других электродов этих первых дополнительных ВШП соединен с электродами вторых дополнительных ВШП с периодом L_0i, с апертурой, в 10 раз меньшей, и числом электродов, определяющимся из соотношения:

N_ik²>10,

другие электроды этих вторых дополнительных ВШП соединены с антенной, другой конец которой соединен с общей шиной, которая соединяет одноименные электроды приемно-передающих ВШП, не имеющих гальванического соединения со вторыми дополнительными ВШП с апертурой, в 10 раз меньшей.

На чертеже показана топологическая структура устройства на ПАВ в соответствии с изобретением.

Устройство содержит звукопроводы 1 для различных акустических каналов, приемно-передающие ВШП 2 и отражательные ВШП 3 с одинаковым периодом L_0i, который разный в разных акустических каналах. ВШП 2 выполнен с внутренними отражателями и параллельно соединенными с первыми дополнительными ВШП 4 в каждом акустическом канале. Одноименные электроды этих ВШП 4 соединены со вторыми дополнительными ВШП 6 с апертурой, в 10 раз меньшей, и одноименные электроды которых соединены с антенной 7, другой конец которой соединен с общей шиной 5, которая соединяет одноименные электроды приемно-передающих ВШП 2, не имеющих гальванического соединения с ВШП 6. Звукопроводы 1 вместе с ВШП 2, 3, 4, 6 и общей шиной 5 помещены в герметичный корпус 8.

Устройство работает следующим образом. При подаче опрашивающего сигнала с несущей частотой f_0i на антенну 7 он проходит через ВШП 6 и ВШП 4 и общую шину 5 на ВШП 2 и возбуждает ПАВ в звукопроводе, которые отражаются от отражательных ВШП и принимаются ВШП 2, а далее сигнал поступает в антенну 7 через ВШП 6, ВШП 4 и общую шину 5 и излучается на распознающее устройство. В каждом канале находится только один отражательный ВШП, переотражения от соседних ВШП отсутствуют, поэтому коэффициент отражения от него делается близким к 1, что значительно увеличивает отраженный сигнал по сравнению с прототипом. Так как в ВШП 6 N_ik²>10, то на центральной частоте этого ВШП, а следовательно, и ВШП 2 проводимость ВШП 6 будет велика в i-том канале, а в других каналах мала, поскольку апертура ВШП 6 много меньше, чем у ВШП 2, и его емкостное сопротивление будет велико, а активная составляющая проводимости близка к нулю, так как центральная частота ВШП 6 в других каналах достаточно далека от центральной частоты ВШП 6 в i-том канале. Поэтому сигнал от антенны 7 и обратно будет проходить с малыми потерями только в i-том канале. ВШП 4, включенные параллельно ВШП 2 в каждом акустическом канале в силу выбранного периода и числа электродов, имеют значительное общее сопротивление (малую общую проводимость) в i-том канале, так как его емкость компенсируется индуктивной составляющей проводимости ВШП, активная составляющая проводимости близка к нулю, и он почти не шунтирует параллельно подсоединенный к нему ВШП 2 и будет эффективно излучать ПАВ. В других каналах ВШП 4 будет шунтировать ВШП 2 собственной емкостью, поскольку компенсации емкостной проводимости здесь происходить не будет, так как центральная частота ВШП 4 в других каналах достаточно далека от центральной частоты ВШП 4 в i-том канале. Поэтому сигнал, прошедший в другие каналы через ВШП 6, будет дополнительно ослабляться в этих каналах за счет шунтирования ВШП 2. Сигнал, принятый антенной 7, попадет только в заданный канал и выйдет через антенну 7 на распознающее устройство с определенной задержкой. При изменении f_0i сигнал эффективно отражается в другом акустическом канале, испытывая другую задержку. Таким образом при различных f_0i сигналы отражаются от ВШП 3 с разными задержками, формируя код частота - задержка.

Пример выполнения. Устройство идентификации выполнено в герметичном корпусе 8, в котором расположено 6 звукопроводов 1 (каналов) из ниобата лития YX/128° среза. На каждом звукопроводе расположены приемно-передающие однонаправленные ВШП 2, содержащие 17 активных секций и имеющие апертуру 50 длин ПАВ на центральной частоте канала. В каждом канале своя центральная частота. При центральной частоте первого канала, равного 1200 МГц, центральные частоты остальных каналов сдвинуты относительно друг друга на 40 МГц в сторону повышения частоты. Отражательные ВШП З аналогичны приемно-передающим и расположены в разных акустических каналах с минимальной сдвижкой на 0,25 мкс, что обеспечивает расстояние в 0,5 мкс между отраженными импульсами. Коэффициент от отражения от ВШП 3 равен 0,96. При максимальном расстоянии между ВШП, равном 10 мм, можно обеспечить 10 градаций по задержке через 0,25 мкс. Тогда при 6 каналах максимальное число комбинаций задержка/частота будет равно 10⁶. ВШП 6 с малой апертурой имеет апертуру, равную 5 длин ПАВ на центральной частоте, и содержит 200 пар встречно-штыревых электродов. ВШП 4 имеют апертуру, равную 50 длин ПАВ, и период, отличный от периода остальных ВШП, в соответствии с формулой изобретения. Развязка между соседними каналами равна 20 дБ, т.е. при подаче опрашивающего импульса с центральной частотой, например, 2 канала, на третьем канале этот сигнал будет на 20 дБ меньше, что вполне достаточно для идентификации. При заданном диапазоне частот четвертьволновая антенна имеет размеры всего не более 7 см.

Источники информмации

SU 1054887 А1 (ИРЭАНСССР), 15.11.1983.

RU 2105993 С1 (СИМЕНС АГ.), 27.02.1998.

WO 97/26555A (TAGIX AG), 24.07.1997.

GB 2165424 A (X CYTE INC), 09.04.1986.

ER 2630236 A (MASSIERA LOUIS), 20.10.1989.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов. Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается в увеличении коэффициента отражения от отражательных встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположенных в различных акустических каналах. Устройство содержит звукопроводы для различных акустических каналов, приемно-передающие ВШП и отражательные ВШП с одинаковым периодом L_0i, который разный в разных акустических каналах. Одноименные электроды первых дополнительных ВШП соединены с общей шиной через нижние шины приемно-передающих ВШП. Каждый из других электродов первых дополнительных ВШП соединен с электродами вторых дополнительных ВШП с апертурой, в 10 раз меньшей. Другие электроды вторых дополнительных ВШП соединены с антенной. Другой конец антенны соединен с общей шиной, которая соединяет одноименные электроды приемно-передающих ВШП, не имеющих гальванического соединения со вторыми дополнительными ВШП. Звукопроводы вместе с ВШП и общей шиной помещены в герметичный корпус. 1 ил.

Устройство идентификации на поверхностных акустических волнах, содержащее корпус, приемно-передающую антенну, звукопровод, на рабочей поверхности которого расположены встречно-штыревой преобразователь (ВШП), соединенный с антенной, отражательные ВШП в одном акустическом канале, отличающееся тем, что в него введены несколько акустических каналов, расположенные на разных звукопроводах, в каждом из которых расположены приемно-передающий ВШП и отражательный ВШП с одинаковым периодом L_0i, который разный в разных акустических каналах, расстояние между этими преобразователями также разное в разных акустических каналах, приемно-передающие ВШП выполнены однонаправленными с внутренними отражателями и параллельно соединены с первыми дополнительными ВШП в каждом акустическом канале, причем первые дополнительные ВШП имеют апертуру, равную апертуре приемно-передающих ВШП, число пар штыревых электродов и период этих первых дополнительных ВШП выбираются из соотношений:

,

где Ni - число пар электродов в ВШП, k² - квадрат коэффициента электромеханической связи для поверхностных акустических волн в звукопроводе, i - номер акустического канала, одноименные электроды первых дополнительных ВШП соединены с общей шиной через нижние шины приемно-передающих ВШП, каждый из других электродов первых дополнительных ВШП соединены с электродами вторых дополнительных ВШП с периодом L_0i, с апертурой в 10 раз меньшей и числом электродов, определяющимся из соотношения:

N_ik²>10

другие электроды вторых дополнительных ВШП соединены с антенной, другой конец которой соединен с общей шиной, которая соединяет одноименные электроды приемно-передающих ВШП, не имеющих гальванического соединения со вторыми дополнительными ВШП с апертурой в 10 раз меньшей.