本发明专利技术公开了一种采用一个掩膜版的声表面波标签结构及其编码识别方法，所有编码的标签都采用同一个掩膜版制作，通过外接电容的不同来对标签进行编码。声表面波标签包括多个反射栅对，每个反射栅对由一个参考反射栅和一个外接负载电容的负载反射栅构成，并且负载电容的容值有多个可选项，对应于每个反射栅对可能出现的编码。鉴于负载反射栅的反射率随外接电容的变化而变化，通过与负载反射栅、参考反射栅对应的两个回波脉冲信号的幅值比来获取反射栅对的编码值，并最终识别出声表面波标签的编码。本发明专利技术的特点是仅需一个掩膜版，并且可以对编码容量进行动态扩充，其识别方法不仅消除了距离的影响，还避免了不同反射栅对之间编码的耦合影响。码的耦合影响。码的耦合影响。
【技术实现步骤摘要】
采用一个掩膜版的声表面波标签结构及其编码识别方法
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[0001]本专利技术涉及一种声表面波标签结构及其编码识别方法，属于射频识别领域。
技术介绍
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[0002]近年来，物联网技术快速发展，各行各业都出现了人与人、人与物、物与物之间的网络连接需求。准确、高效、低成本的射频识别系统是物联网的必备基础，标签、阅读器是射频识别系统不可或缺的组成部分。
[0003]声表面波标签是一种新型编码标签，以压电材料作为基底，利用压电效应，通过叉指换能器在基底上激发出声表面波，主要依据标签回波特性随标签编码变化的特点来实现编码的识别。在阅读器和天线的配合下，声表面波标签的工作过程不需要电源，具有无源无线的优势，并且体积小、易于集成。与IC标签相比，声表面波标签在电磁干扰等复杂环境下具有更好的抗干扰能力。
[0004]现有的声表面波标签通常采用脉冲幅度、脉冲时延、脉冲时延结合相位等编码方案，存在以下问题：
[0005](1)脉冲幅度方案的编码容量极小，并且不同编码标签的反射栅数量各不相同，难以实现标签回波的一致性设计，由此给后续的阅读器设计和识别算法也带来了困难；虽然脉冲时延方案的所有标签的反射栅数量都相同，编码容量也在一定程度上得以提升，但容量仍然有限；与脉冲幅度、脉冲时延相比，脉冲时延结合相位方案的编码容量获得了大幅度提升，但相位编码受温度影响显著，因此识别时需要对温度进行针对性修正，并且相位本身存在着360
°
模糊性问题，导致标签设计、识别算法都较为复杂。
[0006](2)为实现标签回波不同的脉冲幅度、时延或相位，不同标签的结构虽然相似但并不相同。声表面波标签通常采用光刻工艺加工制作，针对不同编码的声表面波标签，现有三种方案都必须采用不同的掩模版，这在成本上极其昂贵。因此，鉴于成本的原因，除了小容量编码之外，几乎难以实现大容量编码的物联网大规模应用场景，这也正是声表面波射频识别技术目前面临的瓶颈。
[0007](3)在声表面波标签的加工制作过程中，成本昂贵的掩模版本身具有可重复使用的特点，从而可降低声表面波射频识别系统的整体成本以付诸实际应用。但现有三种编码方案的每张掩膜版与每个编码呈一一对应关系，无法充分发挥掩膜版可重复使用的特征。
[0008](4)现有三种方案的声表面波标签编码容量由设计规则确定，设计、制作工作一经完成，编码容量便无法更改。当应用场景升级导致编码容量不足时，通常需要更改设计规则并重新制作标签，原来的所有标签将不能使用，无法实现编码容量的动态扩充。
技术实现思路
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[0009]本专利技术针对现有声表面波标签编码方案存在的问题，提出了一种采用一个掩膜版的声表面波标签结构及其编码识别方法，可在一定程度上突破声表面波射频识别技术目前面临的瓶颈，并且具有编码容量的开放式扩充功能。
[0010]本专利技术采用如下技术方案：一种采用一个掩膜版的声表面波标签结构，所有编码的所述声表面波标签采用同一个掩膜版制作，通过外接电容的不同来确定声表面波标签的编码；
[0011]所述声表面波标签结构包括压电基底、叉指换能器、m个反射栅对、m个负载电容、天线；其中，叉指换能器沉积在压电基底表面的左侧，第1反射栅对、第2反射栅对、
…
、第m反射栅对按照与叉指换能器的距离由近及远的顺序沉积在压电基底表面的右侧后续空间；每个反射栅对由一个参考反射栅和一个负载反射栅构成，参考反射栅采用开路栅结构，负载反射栅采用叉指栅结构；负载电容的数量和反射栅对的数量相等，每个负载反射栅外接一个负载电容；
[0012]每个负载电容的容值有n个可选项，对应于每个反射栅对可能出现的n种编码，记为1、2、
…
、n；第1反射栅对、第2反射栅对、
…
、第m反射栅对的编码分别记为x1、x2、
…
、x
m
，声表面波标签的编码相应记为x1‑
x2‑…‑
x
m
，从而包括m个反射栅对的声表面波标签的编码容量为n
m
。
[0013]进一步地，所述天线制作在PCB上；所述m个负载电容焊接在制作了天线的PCB上；所述压电基底、叉指换能器和m个反射栅对采用掩膜版制作完成后进行封装，再焊接在制作了天线的PCB上；所述叉指换能器两端的汇流条通过封装上的焊盘与PCB上的天线连接，每个负载反射栅两端的汇流条通过封装上的焊盘与PCB上的其中一个电容连接，从而将声表面波标签集成在PCB上。
[0014]本专利技术还包括如下技术方案：采用一个掩膜版的声表面波标签结构的编码识别方法，包括如下步骤：其中步骤A为编码阶段：
[0015]步骤A：针对不同编码的声表面波标签，在PCB上的对应位置焊接相应容值的负载电容，并将PCB贴附在待识别的物品上；
[0016]步骤B：阅读器发射激励脉冲信号，该激励脉冲信号被声表面波标签的天线接收后进入叉指换能器，通过逆压电效应将激励脉冲信号转换为声表面波，沿压电基底表面向m个反射栅对传播；
[0017]步骤C：声表面波经过第1反射栅对的第1参考反射栅产生部分反射和部分透射，其透射信号再经过第1反射栅对的第1负载反射栅产生部分反射和部分透射；第1参考反射栅、第1负载反射栅对应的两个声表面波反射信号传回叉指换能器，通过正压电效应将两个声表面波反射信号转换为两个回波脉冲信号，记为e
11
、e
12
；
[0018]步骤D：第1负载反射栅产生的声表面波透射信号继续沿压电基底表面传播，经过第2反射栅对产生的信号反射、透射过程与步骤C相同，第2参考反射栅、第2负载反射栅对应的两个回波脉冲信号记为e
21
、e
22
；
[0019]步骤E：声表面波经过第3反射栅对、
…
、第m反射栅对产生的信号反射、透射过程与步骤C相同；与步骤C、步骤D一致，第3参考反射栅、第3负载反射栅对应的两个回波脉冲信号记为e
31
、e
32
，
…
，第m参考反射栅、第m负载反射栅对应的两个回波脉冲信号记为e
m1
、e
m2
；
[0020]步骤F：与m个反射栅对相对应的2m个回波脉冲信号通过天线发射回阅读器，构成声表面波标签的回波；对第1反射栅对的两个回波脉冲信号进行处理，获得第1负载反射栅、第1参考反射栅对应的两个脉冲信号e
12
、e
11
的幅值比，记为p1，由于负载反射栅的反射率与其外接的负载电容存在对应关系，根据p1得到第1反射栅对的编码x1；采用同样的信号处理
与分析方法，得到第2反射栅对
…
、第m反射栅对的编码x2、
…
、x
m
，从而识别出声表面波标签的编码x1‑
x2‑…‑
x
m
。
[0021]本专利技术具有如下有益效果：
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采用一个掩膜版的声表面波标签结构，其特征在于：所有编码的所述声表面波标签采用同一个掩膜版制作，通过外接电容的不同来确定声表面波标签的编码；所述声表面波标签结构包括压电基底、叉指换能器、m个反射栅对、m个负载电容、天线；其中，叉指换能器沉积在压电基底表面的左侧，第1反射栅对、第2反射栅对、
…
、第m反射栅对按照与叉指换能器的距离由近及远的顺序沉积在压电基底表面的右侧后续空间；每个反射栅对由一个参考反射栅和一个负载反射栅构成，参考反射栅采用开路栅结构，负载反射栅采用叉指栅结构；负载电容的数量和反射栅对的数量相等，每个负载反射栅外接一个负载电容；每个负载电容的容值有n个可选项，对应于每个反射栅对可能出现的n种编码，记为1、2、
…
、n；第1反射栅对、第2反射栅对、
…
、第m反射栅对的编码分别记为x1、x2、
…
、x
m
，声表面波标签的编码相应记为x1‑
x2‑…‑
x
m
，从而包括m个反射栅对的声表面波标签的编码容量为n
m
。2.根据权利要求1所述的采用一个掩膜版的声表面波标签结构，其特征在于：所述天线制作在PCB上；所述m个负载电容焊接在制作了天线的PCB上；所述压电基底、叉指换能器和m个反射栅对采用掩膜版制作完成后进行封装，再焊接在制作了天线的PCB上；所述叉指换能器两端的汇流条通过封装上的焊盘与PCB上的天线连接，每个负载反射栅两端的汇流条通过封装上的焊盘与PCB上的其中一个电容连接，从而将声表面波标签集成在PCB上。3.一种如权利要求1或者2所述的采用一个掩膜版的声表面波标签结构的编码识别方法，其特征在于：包括如下步骤：其中步骤A为编码阶段：步骤A：针对不同编码的声表面波标签，在PCB上的对应位置焊接相应容值的负载电容，并将PCB贴附在待识别的物品上；步骤B：阅读器发射激励脉冲信号，该激励脉冲信号被声表面波标签的天线接收后进入叉指换能...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘翔宇，陈智军，陈智，朱卫俊，徐海林，夏前亮，
申请(专利权)人：中电科技德清华莹电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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