聲表面波無源射頻標簽的管座編碼方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聲表面波無源射頻標簽的管座編碼方法，可編程聲表面波無源射頻延遲型標簽采用不同編號的編碼管座實現(xiàn)異號標簽制作，其特征在于可編程聲表面波無源射頻標簽的異號封裝管座上設計不同的編碼電極圖形，并使管座壓焊電極與芯片引出電極一一對應，使異號聲表面波無源射頻標簽的后道編碼由引線選擇改進為采用異號編碼管座，引線壓焊簡單規(guī)范，使SAW標簽編碼適應自動化規(guī)模生產?，F(xiàn)有技術采用通用管座編碼，只有在顯微鏡下才能通過引線幾何，換算出該標簽的編號，芯片管理困難。而采用本專利管座編碼方法，由于本專利的編碼管座上同時標注了該編碼管座的編號，標簽編號可直接目視，大大簡化了標簽管理。
【專利說明】聲表面波無源射頻標簽的管座編碼方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聲表面波無源射頻標簽的管座編碼方法。
【背景技術】
[0002]無線組網技術是現(xiàn)今物聯(lián)網發(fā)展的需要，射頻標簽是其基礎元器件。采用聲表面波(Surface Acoustic Wave, SAW)技術的射頻標簽系統(tǒng)具有無源、嚴酷環(huán)境適用和維護簡單等特點，是現(xiàn)今半導體集成電路射頻標簽的補充。SAW標簽系統(tǒng)由閱讀器、應答器和數(shù)據(jù)庫組成。應答器由探測頭、小型收發(fā)天線以及與使用環(huán)境相適應的外封裝構成，其中探測頭為一個攜帶編碼信息的SAW芯片和密封管座的結合體。
[0003]現(xiàn)今，SAW標簽主流為延遲型，其應答器中的SAW芯片由壓電基片、其上的一個輸入叉指換能器和編碼部分組成。SAW標簽應答器中的編碼部分，是由規(guī)定數(shù)目的且按預定時基設計的編碼體構成，每個編碼體至多產生一個碼元回波。應答器天線直連芯片上的輸入叉指換能器，與天線相連的叉指換能器具有選頻及將電信號與SAW信號相互轉換的特性。編碼體是淀積在壓電芯片上的金屬電極圖形結構，由編碼體產生回波的機理不同，延遲型SAW標簽有三種類型:反射型、單天線傳輸型和雙天線傳輸型。采用(開路或短路)反射柵陣作為編碼體的，稱為延遲反射型結構(圖1)，采用叉指換能器作為編碼體的，稱為延遲傳輸型結構，圖3為單天線傳輸型，編碼部分與輸入換能器共用天線；如編碼部分與輸入換能器不共用天線，就是雙天線傳輸型。它們各有所長，反射型標簽的延遲時間長，而傳輸型標簽的回波幅度大。
[0004]延遲反射型標簽系統(tǒng)工作原理如圖1示，閱讀器發(fā)出一射頻詢問信號，其小部分被無源SAW標簽應答器的天線接收，與天線相連的叉指換能器將接收到的射頻詢問信號轉換為射頻SAW脈沖存儲于SAW芯片內。存儲在SAW芯片的射頻SAW脈沖能量，被編碼部分編碼體及芯片環(huán)境變量調制，編碼信息為相應脈沖的數(shù)目、時間位置和相位攜帶。編碼過的射頻SAW脈沖信號反射回輸入叉指換能器并轉變?yōu)殡娦盘?，并由應答器天線發(fā)回閱讀器。應答器回波響應包含了編碼結構的數(shù)目、幾何以及SAW的傳播和反射特性，閱讀器可以抽出有用信息，如某次測量的特定編碼，最后由數(shù)據(jù)庫處理。
[0005]延遲傳輸型SAW標簽中編碼過的射頻SAW脈沖信號，由其自身的叉指換能器轉變?yōu)殡娦盘?，從所連天線發(fā)出回波。
[0006]由上述，SAW標簽的回波，必定受到標簽探測頭所處環(huán)境的影響，即也攜帶有環(huán)境應力的信息，所以SAW標簽可以同時具有傳感功能。而且，SAW無線傳感器的基本結構與SAW標簽類似。由此，本文所述的SAW標簽，應理解為SAW射頻標簽和具有標簽功能的SAW無線傳感器。
[0007]由于SAW標簽應答器探測頭內的SAW芯片是SAW標簽系統(tǒng)的關鍵元件，今后，在不造成誤解時，我們所說的SAW標簽專指SAW延遲型標簽應答器探測頭的SAW芯片。
[0008]SAff標簽輸入叉指換能器和編碼部分間有較大間距，一般數(shù)毫米，由于表面波聲速慢，輸入脈沖和第一個回波脈沖之間將有數(shù)微秒的延時。電磁多徑干擾在回波響應到達閱讀器前即可成功除掉，因此在時域內標簽回波信號很容易分離，這是延遲型SAW標簽的重大優(yōu)勢。
[0009]作為無源應用的SAW標簽，其編號是在標簽探測頭制作時產生的，是不可更改的。其編號方法，即SAW標簽編碼部分設計主要分為兩大類:固定編碼和可編程編碼，采用可編程編碼芯片的標簽稱為可編程標簽。
[0010]固定編碼是一種芯片內編碼方法，SAW標簽的編碼部分都是在制作芯片時就設計好的，理論上可得到海量編碼標簽，但因為每個異號SAW標簽需要單獨設計和制作，以得到特性較一致的回波脈沖串，批量生產成本極高，實用推廣困難。
[0011]可編程編碼，是指芯片編碼部分由規(guī)定數(shù)目的可編程編碼體組成，芯片制作完成后通過后道工序實現(xiàn)編碼，可以明顯改進標簽批量生產技術，大大降低SAW標簽成本。
[0012]特別值的指出的是，利用外接低功耗開關電路，對可編程SAW標簽遙控其編碼部分狀態(tài)，實現(xiàn)外部編碼，能表現(xiàn)部分IC標簽功能，同時保持SAW標簽的特點，可應用在一些特殊領域中。
[0013]現(xiàn)有技術的延遲傳輸型標簽的可編程編碼體是一個(單指或并指)叉指換能器，通過接入輸出總線的換能器極性選擇實現(xiàn)編碼，如圖3示例，其編碼為0010 (負極性編碼)。
[0014]現(xiàn)有技術的延遲反射型標簽的可編程編碼體是一個并指換能器，它利用了并指換能器兩端開短路狀態(tài)對聲波反射特性有較大差異的特點(美國專利US005115160，1989):開路的并指換能器對同步頻率聲波有諧振作用，并向兩邊發(fā)射帶有其信息的聲波，其中一部分返回激勵換能器，得到延遲反射脈沖；但當并指換能器兩端短路時，它等同于并指短路反射柵陣，其聲波反射阻帶在兩倍同步頻率處，而對同步頻率聲波是透明的，即不會產生同頻聲回波，不對SAW標簽回波有貢獻。通過后道工序設計編碼體的開短路狀態(tài)，每個非短路編碼體產生一個編碼回波，就實現(xiàn)了鍵控編碼。
[0015]現(xiàn)今的可編碼SAW標簽，采用通用管座，利用引線選擇方法實現(xiàn)異號標簽制作。本文采用八進制數(shù)ox表示標簽編號。
[0016]圖3為一可編程七位碼SAW標簽芯片例，采用七個并指叉指換能器作為編碼體。
[0017]圖4為現(xiàn)有技術的通用管座例，用于延遲反射型SAW標簽，管座上除輸入換能器外接天線的壓焊電極外，僅有一個提供編碼用的短路電極壓焊區(qū)。利用引線選擇方法實現(xiàn)異號標簽編碼，如圖5所示，選擇三對并指叉指換能器的引出壓焊電極，與通用管座的編碼體短路電極壓焊區(qū)連接，第2、3和6個并指叉指換能器被短路，不對SAW標簽回波有貢獻，即標簽編號為1001101即oxll5 (有回波脈沖記為I)。
[0018]圖6為現(xiàn)有技術的通用管座例，用于延遲傳輸型SAW標簽，管座上編碼輸出總線有兩根，分別與輸入換能器的兩外接天線的電極相連。利用引線選擇方法實現(xiàn)異號標簽編碼，如圖7所示，叉指換能器的引出壓焊電極，根據(jù)其極性編碼方式選擇性的與通用管座的輸出總線電極壓焊區(qū)連接，實現(xiàn)極性編碼，圖7例所示SAW標簽編號為0110001即OX061 (記正極性脈沖記為O)。
[0019]由于異號標簽的有效反射編碼體數(shù)目和時基位置是不同的，例如圖5所示類型的七位碼SAW標簽，編號oxOOl的標簽，只有一個有效反射編碼體，回波中僅有一個脈沖，而編號0x177的標簽，會有七個有效反射編碼體，回波中有七個脈沖。這樣同一芯片產生的回波串的各脈沖幅度起伏大，如有射頻信道干擾造成的回波失真，閱讀器無法判別，致使標簽閱讀錯誤較大。
[0020]圖8的可編程SAW標簽芯片例，采用了中國專利201220217399.5 聲表面波延遲型射頻標簽的可編程均勻幅度編碼體”所發(fā)明的技術，利用雙并指叉指換能器組合作為一編碼體，代替現(xiàn)今通用的單個并指叉指換能器作為編碼體。其原因如下:采用雙并指叉指換能器組合作為一編碼體，且每一位碼只有一個有效反射回波，并用其時基偏移表示碼元值。這樣，異號標簽的回波基本相似，極大提高閱讀器的識別能力。
[0021]圖8所示的六位碼延遲反射型SAW標簽，共有8個反射體，其中首尾為短路單指反射柵陣，作為參考脈沖，其余6個為編碼反射體。圖9為采用現(xiàn)有通用管座(圖4)封裝后的標簽，編號為100101即0x45 (回波脈沖后移記為I)。
[0022]由上述，由于每個異號標簽的編碼不同，需要連接的引線數(shù)目和連接幾何也相差極大，無法適應自動化規(guī)模生產，封裝成本高，妨礙了 SAW標簽的實用化。

【發(fā)明內容】

[0023]本發(fā)明所要解決問題為:由于每個異號標簽的編碼不同，需要連接的引線數(shù)目和連接幾何也相差極大，無法適應自動化規(guī)模生產，封裝成本高，妨礙了 SAW標簽的實用化。
[0024]本發(fā)明所采用的技術方案為:一種無源射頻標簽的管座編碼方法，可編程聲表面波無源射頻標簽(SAW標簽)采用編號的編碼管座實現(xiàn)異號標簽制作，異號的編碼管座上設計不同的編碼電極圖形，并使芯片引出電極和與管座電極一一對應，實現(xiàn)異號芯片外部電氣連接編程。編碼管座上，標有該編碼管座的編號。封裝編碼管座，不限于只有編碼部分電極圖形，也可能包含匹配網路，集成天線等SAW標簽探測頭構成構件。封裝編碼管座，采用任何可在其上制作壓焊電極的材料，利用現(xiàn)有及發(fā)展的技術制造，并滿足產品使用要求。
[0025]本發(fā)明的有益 效果為:本專利提出的方法，將引線選擇編碼改為管座電極圖形編碼，使SAW標簽的編碼適應自動化規(guī)模生產，是推進SAW標簽實用化的技術革新。
[0026]采用通用管座編碼，只有在顯微鏡下才能通過引線幾何，換算出該標簽的編號，芯片管理困難。而采用本專利編碼管座，由于本專利的編碼管座上同時標注了該編碼管座的編號，標簽編號可直接目視，大大簡化了標簽管理。
[0027]本專利要求編碼管座，提高了管座的生產成本。但由于管座上的電極圖形制作，是現(xiàn)代電子技術標準生產工藝技術，性價比優(yōu)。對于規(guī)模應用，編碼管座的性價比高，即使對小批量應用，采用計算機制版技術，可以在一個母版上集成多個異號編碼管座電極圖形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1現(xiàn)有技術SAW標簽(延遲反射型)系統(tǒng)示意圖。
[0029]圖2現(xiàn)有技術SAW標簽(延遲傳輸型):換能器極性編碼圖。
[0030]圖3現(xiàn)有技術可編程SAW標簽芯片:采用單個并指叉指換能器作為編碼體圖。
[0031]圖4現(xiàn)有技術的通用管座例:延遲反射型SAW標簽圖。
[0032]圖5現(xiàn)有技術的延遲反射型SAW標簽例，編號0x115。
[0033]圖6現(xiàn)有技術的通用管座例:延遲傳輸型SAW標簽圖。
[0034]圖7現(xiàn)有技術的延遲傳輸型SAW標簽例，編號ox061。
[0035]圖8專利技術可編程SAW標簽芯片:利用雙并指叉指換能器組合作為一編碼體圖。(參考本說明書說明)
圖9現(xiàn)有技術的延遲反射型SAW標簽例:采用圖4的管座，編號ox45。
[0036]圖10本發(fā)明的編碼管座例1:延遲反射型SAW標簽，編號0x115。
[0037]圖11采用本發(fā)明的延遲反射型SAW標簽例1，編號0x115。
[0038]圖12采用本發(fā)明的延遲反射型SAW標簽例I的回波圖。
[0039]圖13本發(fā)明的編碼管座例2:延遲反射型SAW標簽，編號ox45。
[0040]圖14采用本發(fā)明的延遲反射型SAW標簽例2:采用圖8的芯片，編號ox45。
[0041]圖15采用本發(fā)明的延遲反射型SAW標簽例2的回波圖。
[0042]圖16本發(fā)明的編碼管座例3:延遲傳輸型SAW標簽，編號ox61。
[0043]圖17采用本發(fā)明的延遲傳輸型SAW標簽例，編號0x61。
[0044]圖18本發(fā)明異號編碼管座小批量制備不意圖。
[0045]圖19本發(fā)明集成有天線的編碼封裝管座示意圖。
【具體實施方式】
[0046]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0047]圖3為一七位碼可編程SAW標簽芯片例，采用七個并指叉指換能器作為編碼體。
[0048]實施例1，圖10為本發(fā)明的編碼管座，本例用于編號為0x115的延遲反射型SAW標簽，其原先通用管座如圖4所示。可見，編碼管座的壓焊電極圖形是專門設計的，圖11采用本專利編碼管座封裝通用芯片后的標簽，封裝引線是與編碼管座壓焊壓塊一一對應的，同樣芯片有相同引線壓焊工藝規(guī)范，完全適用于自動化規(guī)模生產。圖12為該標簽的回波示意，與現(xiàn)今封裝技術一樣，由于前述原因，回波幅度起伏較大。
[0049]實施例2,圖13為本專利編碼管座,為用于原先圖8所示改進的延遲反射型SAW標簽的編碼管座，編號也為0x45。圖14是封裝后的示意，封裝引線是與編碼管座壓焊壓塊
對應的，同樣芯片有相同引線壓焊工藝規(guī)范，完全適用于自動化規(guī)模生產。圖15為該標簽的回波示意，由回波脈沖時基偏移表示碼元值，顯見回波幅度均勻，改進明顯。
[0050]實施例3，圖16為本專利編碼管座，用于延遲傳輸型SAW標簽(比較圖6)，編號也為0x61。圖17是封裝后的示意，封裝引線是與編碼管座壓焊壓塊一一對應的，同樣芯片有相同引線壓焊工藝規(guī)范，完全適用于自動化規(guī)模生產。
[0051]上述實施例中，只就管座編碼圖形進行了說明。實用時，在管座上，還可以集成匹配元件、小型化天線等，如圖18、19所示例。圖18為本發(fā)明異號編碼管座小批量制備示意圖；圖19為本發(fā)明集成有天線的編碼封裝管座示意圖。只要具有用于SAW標簽編碼電極圖形，就是本專利的實用實例。
[0052]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書其等效物界定。
【權利要求】
1.一種聲表面波無源射頻標簽的管座編碼方法，其特征在于:可編程聲表面波無源射頻標簽采用編號的編碼管座，利用異號的所述編碼管座封裝可編程標簽芯片實現(xiàn)異號標簽制作，異號的所述編碼管座上設計有對應不同編號的編碼電極圖形，并使管座壓焊電極與芯片引出電極 對應。
2.根據(jù)權利要求1所述的聲表面波無源射頻標簽的管座編碼方法，其特征在于:采用的編碼管座上，不限于只有編碼電極圖形，還包含匹配網路，集成天線等SAW標簽探測頭構成構件。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的聲表面波無源射頻標簽的管座編碼方法，其特征在于:編碼管座上，標有對應該編碼管座的編號。
4.根據(jù)權利要求1所述的聲表面波無源射頻標簽的管座編碼方法，其特征在于:所述編碼管座，可采用任何可在其上制作壓焊電極的材料。
【文檔編號】G06K19/07GK103473587SQ201210188172
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月8日 優(yōu)先權日:2012年6月8日
【發(fā)明者】陳培杕, 姚艷龍, 鄒梁, 徐昌文, 鄭明
申請人:中國電子科技集團公司第五十五研究所