Пассивная антиколлизионная радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах с частотно-временным кодовым различием

Авторы патента:

Шепета Александр Павлович (RU)

Сорокин Александр Васильевич (RU)

Смирнов Юрий Геннадьевич (RU)

H01L41/08 - пьезоэлектрические или электрострикционные приборы

Владельцы патента RU 2616342:

Сорокин Александр Васильевич (RU)
Шепета Александр Павлович (RU)
Смирнов Юрий Геннадьевич (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации подвижных и неподвижных объектов. Достигаемый технический результат заключается в разделении сигналов от нескольких меток в частотной области в случае, если во временной области при считывании приемо-передающей антенной считывающего устройства ответные импульсы сигналов от нескольких меток совпали, что тем самым решает проблему коллизии. Пассивная антиколлизионная радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах с частотно-временным кодовым различием, отличающаяся тем, что содержит топологию, содержащую отражающие структуры, коэффициент отражения которых определен соответствующей частотой N-ого импульса опросного сигнала, что делает возможным разделение и идентификацию в зоне чтения считывателя идентификационных кодов нескольких меток по двум информационным признакам - времени и частоте, тем самым решив коллизию, возникшую между пассивными ПАВ метками. 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации подвижных и неподвижных объектов, например, в железнодорожном и автомобильном транспорте.

Известны радиочастотные устройства идентификации объектов на поверхностных акустических волнах (А.с. СССР №№1.773.191, 1.832.318; патенты РФ №№2.095.825, 2.126.165, 2.158.936, 2.176.092, 2.276.406, 2.276.796, 2.333.512, 2.334.440; патенты США №№4.068.232, 4.392.102, 4.620.191, 4.724.427, 4.857.893, 6.061.614; патент Великобритании №2.289.602; патенты WO №№93/13.495, 96/33.423, 98/41.829; патент ЕР №0.585.132; Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1990, с. 12, рис. 1, 2, «Идентификационная метка, работающая с поверхностными акустическими волнами» (патент РФ №2.158.936, G01S 13/02, 1995), электронный паспорт изделия РФ №2468386, RU 125535 U1; B61L 25/00 Устройство радиочастотной идентификации и позиционирования железнодорожного транспорта, антиколлизионная система радиочастотной идентификации (№2333512), устройство радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах (№2344440).

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является устройство идентификационной ПАВ-метки, имеющее встречно-штыревой преобразователь, делающий возможным кодовое различение, и способы ее использования и изготовления (ЕА 007777 В1, H01L 41/08 (2006.01)). В известном устройстве предложена идентификационная метка на поверхностных акустических волнах (ПАВ), имеющая кодированный преобразователь, а также способы использования и изготовления такой метки. Известная метка содержит: пьезоэлектрическую подложку, имеющую некоторое количество отражателей, распределенных по группе слотов, размещенных на этой подложке в соответствии с импульсными и фазовыми характеристиками, для кодирования числа в соответствии с импульсными и фазовыми характеристиками; а также ПАВ-преобразователь, размещенный на этой подложке для генерирования кодированного импульса опроса.

Недостатком известной ПАВ метки является ограниченная возможность кодового различия нескольких меток только во временной области. Явление наложение откликов от нескольких пассивных радиочастотных идентификационных меток во временной области носит название коллизии.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение пассивной антиколлизионной радиочастотной идентификационной метки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с функцией, является разделение откликов от M пассивных меток на ПАВ во временной и в частотной области. Проблема коллизии является наиболее острой в промышленности, в железнодорожном и автомобильном транспорте, где радиочастотные идентификационные метки применяются для учета, идентификации, контроля позиционирования, для оптимизации логистики и трафика.

Технический результат заключается в разделении сигналов от нескольких меток в частотной области, в случае, если в области считывания приемо-передающей антенны считывающего устройства ответные импульсы сигналов от нескольких меток совпали во временной области. Таким образом, решается проблема коллизии нескольких меток. Результат достигается благодаря определенной топологии пассивных меток, которая должна содержать однонаправленный встречно-штыревой преобразователь (ВШП) с антенной и отражательные структуры, последовательно расположенные в слотах, по одной в каждом и согласованные со своей определенной частотой. Так, ответный отклик пассивной метки должен представлять собой задержанные на определенные интервалы времени τ_i импульсы, каждый из которых имеет свою частоту f_0i из всех значений частот приходящего на метку сигнала.

Технический результат достигается тем, что первый слот является опорным, а в каждом из N слотов отражающие структуры имеют максимальный коэффициент отражения, согласованный с частотой f_i i-ого импульса опросного сигнала, расстояние между отражающими структурами пропорционально R+X*(n_i-k_i)+X*(n_i+1-k_i+1), где R - расстояние между слотами, n_i - количество возможных позиций в i-ом слоте, X - длина одной позиции в слоте, k_i - порядковый номер позиции i-ого слота, в которой расположена i-ая отражающая структура.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 - пассивная метка антиколлизионная на ПАВ;

На фиг. 2 - ответный сигнал - отклик метки;

И введены следующие обозначения:

1. Антенна.

2. Встречно-штыревой преобразователь.

3. Отражающие структуры.

4. Слоты.

Предлагаемое изобретение функционирует следующим образом. Считывающее устройство (на чертежах не показано) излучает сигнал вида:

Где: и - начальное и конечное время опросного импульса соответственно,

А - амплитуда импульса,

f_i - частота i-ого импульса,

ϕ_i - фаза i-ого импульса,

N - количество опросных импульсов за период длительности опросного сигнала.

Пассивная антиколлизионная радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах с частотно-временным кодовым различием, представленная на фигуре 1, состоит из однонаправленного встречно-штыревого преобразователя (2) с антенной (1) и отражающих структур (3), коэффициент отражения которых определен соответствующими частотами импульсов опросного сигнала и последовательно расположенных по поверхности подложки из пьезоэлектрического материала в слотах. Слоты (4), расположенные на определенном расстоянии R, должны быть разделены на n частей. Количество слотов на всей метке N. Первый слот с отражательной структурой должен быть опорным. Все отражательные структуры, согласованные с определенной частотой, могут располагаться в любой из n частей каждого слота.

Приходящий опросный сигнал преобразуется с помощью ВШП в сигнал в виде поверхностных акустических волн. Акустические импульсы распространяются по поверхности пьезоэлектрической подложки. В случае, если частота i-ого импульса совпадает с частотой, с которой согласована отражающая структура - этот импульс отражается обратно в ВШП. Остальные импульсы продолжают свое распространение до тех пор, пока не достигнут соответствующих отражающих структур. Отраженные импульсы приходят обратно в ВШП, и таким образом формируется ответный отклик идентификационной метки в виде последовательных импульсов:

Где: и - начальное и конечное время каждого импульса в отклике метки,

А - амплитуда отраженного i-ого амплитуда импульса,

f_i - частота i-ого импульса,

ϕ_i - фаза i-ого отраженного импульса,

N - количество ответных импульсов от одной ПАВ метки.

Отраженные импульсы представлены на фигуре 2.

Частота, с которой согласована опорная отражающая структура (опорная частота), выбирается из спектра частот сигнала приходящего от считывающего устройства, т.е. от f₁ до f_N. Значение частот для последующих отражающих структур выбирается циклическим сдвигом частоты относительно заранее выбранной опорной частоты. Таким образом, с ВШП в устройство считывателя излучается сигнал в виде последовательности задержанных во времени импульсов, причем каждый со своей частотой.

Импульсы задержаны относительно друг друга во времени, пропорциональном расстоянию, определяемому топологией метки: R+X*(n_i-k_i)+X*(n_i+1-k_i+1), где R - расстояние между слотами, n_i - количество возможных позиций в i-ом слоте, X - длина одной позиции в слоте, k_i - порядковый номер позиции i-ого слота, в которой расположена i-ая отражающая структура.

Таким образом, топология описанной пассивной метки на ПАВ позволяет получить временной и частотный информационный признак для дальнейшего частотно-временного кодирования каждой метки и ее идентификации в случае коллизии нескольких меток.

Источники информации

1. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1990. - 416 с.

2. Alien Technology Corporation, http://www.alientechnology.com/rfid/ J. Sanford, "Antenna Polarization Considerations in Wireless; Communications Systems", Cushcraft Corporation, http://www.cushcraft.com; Symbol Technologies Inc., "Two RF inputs makes a better RFID tag", http://www.symbol.com/products/rfid.

Пассивная антиколлизионная радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах с частотно-временным кодовым различием, состоящая из последовательно расположенных на пьезоэлектрической подложке антенны, однонаправленного широкополосного встречно-штыревого преобразователя и последовательно расположенных слотов, в каждом из которых располагается по одной отражающей структуре в одном из n возможных положений, расстояние между структурами пропорционально времени задержки между отраженными импульсами, отличающаяся тем, что первый слот является опорным, а в каждом из N слотов отражающие структуры имеют максимальный коэффициент отражения, согласованный с частотой f_i i-ого импульса опросного сигнала, расстояние между отражающими структурами пропорционально R+X*(n_i-k_i)+X*(n_i+1-k_i+1), где R - расстояние между слотами, n_i - количество возможных позиций в i-ом слоте, X - длина одной позиции в слоте, k_i - порядковый номер позиции i-ого слота, в которой расположена i-ая отражающая структура.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля температуры. Заявлен датчик температуры на поверхностных акустических волнах, содержащий герметичный корпус, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод с большим температурным коэффициентом задержки (ТКЗ) порядка 10-4 1/градус.

Способ получения механической энергии с помощью электроактивных полимеров // 2577923

Изобретение может быть использовано в робототехнике, биомеханических протезах и в различного рода приводах. Способ получения механической энергии с помощью электроактивных полимеров заключается в использовании полимеров в виде волокон (1), которые под воздействием электричества начинают сворачиваться в спираль.

Пьезоэлектрический генератор, способ его изготовления и мобильное устройство, содержащее его // 2570819

Изобретение относится к электротехнике, а именно к пьезоэлектрическому генератору достаточной мощности в виде прозрачной полимерной пьезопленки, которая может быть встроена в экран мобильного устройства и подзаряжать аккумулятор во время эксплуатации мобильного устройства при касании экрана.

Ультразвуковой пьезопреобразователь // 2554700

Использование: для неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния конструкционного материала. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой пьезопреобразователь содержит корпус с нанесенным на его внутреннюю поверхность демпфирующим слоем и расположенную в корпусе призму, демпфер, соединенный с корпусом, и соединенный с демпфером пьезоэлемент, установленный на призме, при этом в основании призмы дополнительно установлены плоскопараллельные прямоугольные металлические пластины с прокладками между ними, причем металлические пластины имеют разные высоты и образуют ступенчатую пирамиду, а размеры плоскопараллельных прямоугольных металлических пластин выбирают исходя из определенных условий.

Высоковольтный генератор и способ его изготовления // 2551666

Изобретение относится к пьезоэлектронике. Сущность: рабочее тело высоковольтного генератора представляет собой инерционную массу и пакет из пластин поляризованных композиционных сегнетоэлектрических материалов с высокими значениями пьезоэлектрического коэффициента напряжения и заданной для каждой пластины прочностью на сжатие.

Чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах для измерения температуры // 2537751

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры. Заявлен чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах для измерения температуры, состоящий из пластины из альфа-кварца, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя (ВШП) и не менее двух отражающих элементов (ОЭ).

Пассивная радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах // 2534733

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пассивным устройствам радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Технический результат заключается в улучшении идентификационных характеристик пассивной радиочастотной идентификационной метки на ПАВ.

Пьезоэлектрический датчик удара // 2533539

Изобретение относится к пьезоэлектрическим датчикам и может быть использовано, в частности, в системах диагностики автомобиля и системах автосигнализации. Сущность: датчик включает пьезоэлектрическое рабочее тело и систему регистрации.

Пьезоустройство пошагового перемещения // 2516258

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в системах точного позиционирования, для линейного перемещения различных объектов и устройств в нанотехнологическом оборудовании и прецизионном приборостроении.

Многослойная керамическая гетероструктура с магнитоэлектрическим эффектом и способ ее получения // 2491684

Изобретение относится к электронной технике, а именно: к области создания магнитоэлектрических преобразователей, применяемых в качестве основы для датчиков магнитных полей, устройств СВЧ-электроники, основы для технологии магнитоэлектрической записи информации и для накопителей электромагнитной энергии и энергии вибраций.

Узел дверной ручки // 2616907

Предложен узел дверной ручки. Он содержит внутреннюю рукоятку с фланцем, соединенную полым штоком с наружной рукояткой, фиксатор, размещенный на внутренней рукоятке и соединенный посредством приводного стержня, проходящего внутри полого штока, с защелкой и первым концевым включателем, и первый источник света, размещенный на наружной рукоятке. При этом узел дверной ручки содержит датчик освещения, размещенный на наружной рукоятке, второй источник света, размещенный на внутренней рукоятке, и средство преобразования кинетической энергии поворачиваемых наружной и внутренней рукояток в световую энергию, включающее цилиндрический корпус с зубчатым венцом и выступом на внутренней боковой поверхности, установленный внутри фланца внутренней рукоятки с возможностью поворота и имеющий первую крышку с отверстием для соединения с полым штоком и вторую крышку с отверстием для свободного размещения полого штока, установленную с возможностью подвижного соединения относительно боковой поверхности цилиндрического корпуса. Внутри цилиндрического корпуса на второй крышке установлен пружинный двигатель, имеющий входную шестерню, установленную на оси, закрепленной на второй крышке, и находящуюся в зацеплении с зубчатым венцом цилиндрического корпуса, и выходное зубчатое колесо. Также внутри цилиндрического корпуса находятся второй концевой включатель, входящий в зацепление с выступом цилиндрического корпуса при его повороте, пьезоэлектрический генератор с пьезоэлектрической пластиной, взаимодействующей с выходным зубчатым колесом пружинного двигателя при повороте цилиндрического корпуса, и последовательно соединенные с пьезоэлектрическим генератором преобразователь напряжения и контроллер, к информационным входам которого подключены датчик освещения, первый и второй концевые включатели, а выходы подключены к первому и второму источникам света. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Пьезоактюатор изгибного типа // 2636255

Изобретение относится к пьезоактюаторам изгибного типа и предназначено для использования в электронике, управляемой оптике, микромеханике, медицине, машиностроении. Пьезоактюатор изгибного типа представляет собой многослойный пакет, состоящий из элементарных слоев, каждый из которых содержит пьезоэлектрические слои биморфного элемента и внутренние электроды, установленные между пьезоэлектрическими слоями и с обеих сторон биморфного элемента. При этом внутренние электроды объединены на неподвижном торце пакета внешними электродами. Многослойный пакет составлен из механически несвязанных элементарных слоев, каждый элементарный слой дополнительно содержит как минимум по два слоя, расположенных с каждой стороны биморфного элемента и выполненных из материала с магнитоэлектрическим эффектом, и внутренние электроды, установленные между слоями из материала с магнитоэлектрическим эффектом. При этом внутренние электроды объединены внешними электродами для электрического управления магнитными полями в слоях из материала с магнитоэлектрическим эффектом, дополнительно установленными на неподвижном торце многослойного пакета. Технический результат заключается в повышении амплитуды управляемых деформаций в статическом и динамическом режимах и возможность фиксирования больших статических и амплитудных резонансных изгибов пьезоактюатора. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Магнитоэлектрический преобразователь ток - напряжение с удвоением частоты // 2642497

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования тока в напряжение с удвоением частоты выходного сигнала. Преобразователь представляет собой структуру из конденсатора, обкладками которого являются изготовленные из магнитострикционного металла пластины, механически связанные с расположенной внутри них пьезоэлектрической пластиной и намотанной на него катушкой индуктивности, и магнитопровода, выполненного в виде двух П-образных пластин, вплотную примыкающих к магнитострикционным пластинам, что обеспечивает замыкание магнитного потока. Входным сигналом является ток катушки индуктивности, а выходной сигнал снимается с обкладок конденсатора. Технический результат состоит в том, что для работы преобразователя не требуется создания поля подмагничивания, и он содержит магнитопровод, который обеспечивает замыкание магнитного потока, что приводит к уменьшению потерь энергии. 1 ил.

Пьезоэлектрический элемент для установки на гибкой базовой структуре // 2643941

Использование: для генерирования дополнительной электроэнергии при использовании на борту транспортного средства. Сущность изобретения заключается в том, что множество установленных на гибкой базовой структуре пьезоэлементов, выполненных в профилированном трехмерном пакетном виде, состоящих из пластинчатых слоев из пьезоэлектрического материала, соединены друг с другом при наличии их общего вывода. При этом гибкой базовой структурой является шина транспортного средства, дополнительно имеется статор с его обмоткой возбуждения, слои электропроводящей резины, нанесенные каждый на поверхность каждой из посадочных полок обода колеса, цилиндрический якорь, расположенный в статоре соосно с воздушным зазором, с его обмоткой возбуждения, выпрямительные миниатюрные диоды на внутренней поверхности шины, трехфазный мостовой диодный выпрямитель и устройство согласования напряжения, установленные в кузове транспортного средства. Технический результат: обеспечение возможности получения дополнительного источника электроэнергии на борту транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.