ПАССИВНОЕ УСТРОЙСТВО КОДИРОВАНИЯ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Предлагаемая полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована для бесконтактной идентификации пользователя в телекоммуникационных системах.
Известен опрашиваемый по радио кодированный элемент на поверхностных акустических волнах, содержащий пластинку подложки из пьезоэлектрического материала, с расположенным на ней встречно-штыревым преобразователем (ВШП) и отражательными структурами в одном акустическом канале [1].
Недостатком этого изобретения является ограничение длины кодовой последовательности в зависимости от размера устройства.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство кодирования на поверхностных акустических волнах (ПАВ) для пассивного транспондера [2], принятое за прототип.
Схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - пьезоэлектрическая подложка;
2 - входной опорный ВШП;
3 - выходной опорный ВШП;
4 - входные ВШП;
5 - выходные ВШП.
Устройство-прототип содержит пьезоэлектрическую подложку 1 и N пар встречно-штыревых преобразователей, расположенных на поверхности пьезоэлектрической подложки параллельными рядами по ее ширине, причем каждая пара ВШП состоит из одного входного ВШП 2 и одного выходного ВШП 3 и настроена на определенную рабочую частоту, N входных ВШП 4, на которые поступает сигнал запроса, расположены по ширине подложки 1 в одной плоскости один под другим и соединены электрически
параллельно между собой, N выходных ВШП 5, с которых снимается ответный сигнал, расположены ступенчато по ширине подложки в базовых позициях относительно соответствующих входных ВШП 4, причем выходные ВШП 5 размещены в соседних рядах либо слева от выходного ВШП 4 в предыдущем ряду, либо справа от него, и также соединены электрически параллельно между собой.
Устройство-прототип работает следующим образом. При опросе устройства кодирования коротким радиоимпульсом с широким спектром, перекрывающим всю рабочую полосу устройства, откликом будет пространственная частотно-кодированная последовательность, причем порядок изменения рабочих частот в вертикальной строке входных ВШП 4 и представляет собой частотную кодировку устройства, а пространственное расположение выходных ВШП 5, которые могут занимать в своей строке либо базовую - нулевую - позицию, обозначенную на фиг.1 цифрой 0, либо одну из дополнительных позиций, близких к базовой и сдвинутых от нее на какое-либо дискретное значение, представляет собой пространственную кодировку устройства.
Недостатком этого устройства, является невозможность получения большого количества кодовых комбинаций на ограниченной рабочей площади подложки устройства на ПАВ. Это обусловлено тем, что максимально достижимое число кодовых комбинаций напрямую связано с числом пар ВШП и рабочих частот устройства, а, следовательно, и от размера подложки, на котором эти ВШП располагаются.
Целью полезной модели является создание такого устройства кодирования на ПАВ, в котором достигалось бы значительное увеличение числа возможных кодовых комбинаций без увеличения общих размеров кристалла пьезоэлектрической подложки.
Для устранения указанного недостатка в пассивное устройство кодирования на поверхностных акустических волнах, содержащее пьезоэлектрическую подложку, N пар приемо-передающих встречно-штыревых преобразователей
(ВШП), расположенных на поверхности пьезоэлектрической подложки параллельными рядами по ее ширине, согласно полезной модели, введены N U-образных отражательных структур, расположенных ступенчато по ширине подложки со сдвигом относительно базовой позиции 0 в одной из фиксированных позиций, и размещенных в соответствующих параллельных рядах, при этом расстояние между ВШП в каждой паре одинаково, причем каждый ВШП выполнен с возможностью отклика только на опросный радиоимпульс с фазовым сдвигом 0 или 90 градусов.
На фиг.2 приведена схема предлагаемого устройства со стороны рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки, где обозначено:
1 - пьезоэлектрическая подложка,
2 - опорный приемопередающий ВШП, отвечающий на опросный радиоимпульс с фазовым сдвигом 0 градусов;
3 - опорный приемопередающий ВШП, отвечающий на опросный радиоимпульс с фазовым сдвигом 90 градусов;
4 - приемопередающие ВШП, отвечающие на опросный радиоимпульс с фазовым сдвигом 0 градусов;
5 - приемопередающие ВШП, отвечающие на опросный радиоимпульс с фазовым сдвигом 90 градусов;
6 - N U-образных отражательных структур.
Устройство кодирования содержит пьезоэлектрическую подложку, N пар приемопередающих ВШП 2, 3, 4, 5, расположенных на поверхности пьезоэлектрической подложки 1 параллельными рядами по ее ширине, причем расстояние между ВШП 2 и 3, ВШП 4 и 5 в каждом ряду одно и тоже и каждая из пар ВШП настроена на определенную рабочую частоту, N U-образных отражательных структур 6, расположенных ступенчато по ширине подложки, и размещенных в соответствующих параллельных рядах в одной из фиксированных позиций, со сдвигом относительно базовой позиции О, соответствующей заранее выбранному коду.
ВШП могут быть однонаправленными.
Устройство кодирования работает следующим образом.
При опросе устройства кодирования опросным радиоимпульсом с фазовым сдвигом 90 градусов, на ВШП 3, 5 в каждом канале за счет пьезоэффекта возбуждается ПАВ, которая распространяется по поверхности подложки до соответствующих U-образных отражательных структур 6, отражается от них и возвращается обратно к соответствующим ВШП 3, 5, в результате чего возникает отклик в виде пространственной частотно-кодированной последовательности, причем кодировка осуществляется за счет пространственного расположения U-образных отражательных структур 6 в каналах в соответствии с заранее выбранной кодовой комбинацией. При опросе устройства кодирования опросным радиоимпульсом с фазовым сдвигом 0 градусов на ВШП 2, 4 в каждом канале за счет пьезоэффекта возбуждается ПАВ, которая распространяется по поверхности подложки до соответствующих U-образных отражательных структур 6, отражается от них и возвращается обратно к соответствующим ВШП 2, 4, в результате чего возникает отклик в виде пространственной частотно-кодированной последовательности, причем кодировка осуществляется аналогично.
Применение приемопередающих пар ВШП 2, 3 и 4, 5, каждая из которых отвечает только на опросный радиоимпульс с фазовым сдвигом 0 или 90 градусов позволяет увеличить число кодовых комбинаций устройства в два раза без увеличения общих размеров кристалла пьезоэлектрической подложки.
Предлагаемое пассивное устройство кодирования на поверхностных акустических волнах может быть использовано для бесконтактной идентификации пользователя в телекоммуникационных системах.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает большим числом возможных кодовых комбинаций.
Источники информации:
1. Патент РФ №2253149,G06К 19/067,001 S 13/75.
2. Патент РФ №2270517, Н03Н 9/64 (прототип).