声表面波（Surface Acoustic Wave）技能是声学和电子学相结合而构成的一门新式边缘学科。在该技能的基础上，现现已成功地研发作声表面波带通滤波器、推迟线、振动器和表面波卷积器等声表面波器材。因为声表面波器材具有体积小、可靠性高、一致性好以及规划灵敏等长处，所以在雷达、通讯等范畴的研讨得到了广泛的使用。把声表面波技能使用于传感器技能范畴在近十几年得到了很大的开展，现在，选用SAW技能来研发力、加速度、温度、湿度、气体及电压等一系列新式传感器的作业逐步成为传感器研讨的一个热门。
无线标签辨认体系可广泛用于电子门锁、各种库门办理以及安全防盗等方面。别的，因为它具有获取信息快的特色，因而十分适用于主动路桥或泊车收费体系、路标辨认体系、铁路车辆车号辨认以及列车精确停靠操控等体系[1]。
本文在推迟线型声表面波传感原理[2]和无线通讯相关技能[3]的基础上，介绍了一种使用声表面波技能研发规划的无线标签辨认体系，并经过试验对同类型的标签传感器的不同体编码进行了验证。
1 概述
声表面波传感器的作业形式基础上可分为推迟线型和谐振型两类[2]，其间使用各种薄膜技能的谐振型传感器首要用来制造化学传感器，推迟线型则首要使用于温度、压力、应力等物理量的检测。
声表面波传感器的作业频率一般为数十MHz，乃至高达1～2GHz，因为其自身具有高频率信号输出和低功耗等特色，因而十分适合于遥测信号的传感和传感器无源化的完结[2]。人们在几年前开端研讨使用声表面波无源器材进行遥测，并选用时刻推迟方法研发出了时延式声表面波遥测体系。但相对于频率量来说，使用该体系进行丈量不很便利，且丈量精度不高，一起，遥测体系与无源传感器之间的间隔对信号的推迟也有较大影响。本文所研讨的无线标签辨认体系尽管也相同选用了相似推迟线型的标签传感器的遥测，但因为体系是对标签传感器的条形码式反射信号进行判别，因而从原理上消除了对推迟时刻的高精度丈量要求和遥测间隔对成果的影响等缺陷。
声表面波传感器构成的标签辨认体系首要由一个声表面波传感器标签、一个带主动式天线的射频信号收发单元和一个信号处理单元组成。信号收发单元首要用于高频鼓励的发送和标签呼应信号的读取，信号处理单元则首要用于翻译标签代码并组成向计算机传输的信息（参见图1）。它们的基本原理是：收发单元经天线发射高频脉冲信号，声表面波传感器标签经天线接纳至叉指换能器，换能器即发生声表面波，然后声表面波再经过一系列严密摆放及编码的反射极电路的反射后回到叉指换能器，最后由天线发射出来，以得到一系列编码的高频回波信号（见图2）。然后代表了不同的方针。
声表面波标签传感器的反射极可看作是条形码般的编码设备，如在反射极区域能安置32条标签条，则回波信号可得到2 32个状况，这些状况别离标明不同编号的车辆、集装箱、工件、人或动物等方针以供辨认。
2 体系完结
2.1 标签传感器
无线标签体系的中心是声表面波标签辨认传感器。该标签辨认传感器首要由传感器天线、压电基片、叉指换能器和经传感器体外编码的反射极组成，其结构如图3所示。
依据压电基片的特性可合理选取基片的切向，并可从作业频率、频宽宽度及加工精度的视点来规划叉指换能器的指宽、指间和指对数等参数。在规划反射极电路时，首要应考虑反射功率、逃避鼓励信号所引起的体波噪声对反射信号的影响并应有用防止三次及屡次回波对编码信号的影响。
当反射极电路处于开路或为理性负载时，
反射极电路将对来自于叉指换能器发生的声表面波进行反射，而当适当反射极电路短路或为容性负载时，反射极电路对声表面波的反射才能明显下降。这时能够经过改动反射极电路的状况来到达对反射极的体外编码的意图。
2.2 信号收/发及处理
标签传感器由一个时刻短的高频脉冲（这时用270MHz）来鼓励，一旦鼓励去除，它即以相同的频率反射同一个阻尼衰减的正弦振动。其回波由相应的接纳电路检测、解谐和输出。高频信号的收/发及处理电路选用相似于无线体系的高频信号处理电路，详细框图见图4。高频鼓励信号的发送和传感器回波信号的接纳均由非触摸方法来完结。规划时应参阅我国无线电办理委员会对无绳电话要贩发射功率的约束，其答应的信号发射功率为20nW，在声表面波作业频率为270MHz时，有用遥测间隔约为3～5米，体系的起伏分辩率为10分贝，相位分辩率为正负1度。
高频鼓励脉冲以100kHz的频率周期性地进行发/收转化，因而每秒钟可完结多达10 5次丈量。一个周期（约为1ms）内发送时刻约为100ns，其他时刻为接纳时刻，在发送期间，大约可传输120个波长的正弦波。
在接纳期间，回波信号经过放大器输入到90°相位差的信号解调电路，别离得到由式（1）和（2）标明的信号。
式中：
ω标明鼓励脉冲信号的角频率；
标明鼓励信号与回波信号间的相位差；
式（1）和（2）别离代表回波信号的同相重量I和正交重量Q，
两信号经低通滤波器去除高频重量cos(2ωt+i)，再经快速A/D转化为数字量输入到计算机进行运算，解得的相位差为：
i=tg-1(I/Q) (3)
回波信号的幅值由咖外的A/D转化改换得到，与相位数据相结合能够得到整个信号时域呼应的离散数据，体系经过对呼应数据进行处理和剖析即可得出标签方针的编码。
3 试验丈量
标签传感器材基底选用机电耦合系数较大且温度系数较小的LiNbO3压电晶体为资料，取YZ切向，基片尺度为10mm×6mm×0.6mm，叉指换能器电路和反射极电路使用了薄膜技能制备，它掩盖的薄铝的厚度为0.1μm，指宽和指间均取2.8μm，标签传感器的中心频率为270MHz，带宽为36MHz。在传感器封装之前，叉指电路和反射极相关电路由引线引出，并在体外别离接微带天线并进行编码。
试验中的标签传感器规划四个反射条电路，并对标签传感器外编码为1011的反射呼应进行了试验，其试验成果见图5。
从图5中可知：编码为1和0的反射条的呼应幅值较环境噪声大数十分贝，一起编码为0和1的反射呼应起伏之差约十几个分贝，经过信号处理电路能够有用地对反射信号进行处理和分辩。试验标明：标签体外编码基本上契合方针辨认的要求，能到达对方针标签的有用辨认。
4 结束语
声表面波辨认技能是一种新式的技能，
在用于不泊车车辆主动收费主动辨认方面（AVI），它具有低能耗、抗环境搅扰才能强、快速数据读取及传输处理和低价格、小体积等长处，并且具有极强的实用性。
体外编码的标签辨认体系防止了不同方针需求规划不同的声表面波传感器反射极的问题，然后为该体系的铺平了路途。为简练起见，在试验中选用的仅仅四位编码，实际上，在相同的声表面波信号传输功率下可选用相关技能来添加反射极，以使其扩展到八位或十六位编码。
当然，为了进一步有用地扩展编码位数，还需对声表面波信号的传输功率、反射电路的规划以及信号数据的处理技能等方面进行深化的讨论。一起，体系在怎么防止一致类型的多个方针一起出现在有用辨认范围内所引起的辨认紊乱，以及遥测间隔对回波幅值的影响等方面有待于进一步的研讨和处理。
跟着声表面波技能研讨的不断深化以及在方针辨认体系中可靠性的进步，使用声表面波技能规划的运动方针辨认和定位体系必将具有宽广的开展前景。
