分布式聲表面波諧振器及聲表面波傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種分布式聲表面波諧振器及聲表面波傳感系統(tǒng)，分布式聲表面波諧振器，包括第一天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、反射柵、以及叉指換能器,至少所述反射柵以及叉指換能器設(shè)置在壓電基片上，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括由至少一個電容和至少一個電感組成的最佳匹配網(wǎng)絡(luò)，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)還并聯(lián)有開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括若干個相并聯(lián)的支路，每個支路上設(shè)置有至少一個電容和/或電感器件，所述開關(guān)電路的各支路上還設(shè)置有用于控制該支路導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)。本實(shí)用新型的一種分布式聲表面波諧振器，當(dāng)匹配網(wǎng)絡(luò)接入不同的支路時，相應(yīng)的諧振器對應(yīng)一個中心頻率，通過控制改變接入的支路，即可改變諧振器的中心頻率，電路結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小。
【專利說明】分布式聲表面波諧振器及聲表面波傳感系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種聲表面波傳感器，具體地說，是涉及一種分布式聲表面波諧 振器。

【背景技術(shù)】
[0002] 射頻識別（RFID, Radio Rrequen巧Identification)技術(shù)是一種應(yīng)用非接觸式標(biāo) 簽的技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。單端口聲表面波（SAW)諧 振器即屬于射頻識別產(chǎn)品中的的一個重要組成部分，包含叉指換能器（IDT)W及反射柵，反 射柵用于構(gòu)成一個聲學(xué)諧振腔，叉指換能器用于進(jìn)行聲-電的相互轉(zhuǎn)換。
[0003] IDT在基片表面激勵的聲表面波在反射柵間來回反射疊加，當(dāng)外部信號激勵頻率 f等于SAW諧振器的中也頻率fO時，將在諧振腔內(nèi)形成駐波發(fā)生諧振，諧振頻率fO是SAW 諧振器的重要特征參數(shù)，外界的微擾變化(如匹配網(wǎng)絡(luò)的電抗值變化)，會帶來輸出中也頻 率fO的變化，中也頻率fO的變化直接反映被測信息。
[0004] 在分布式聲表面波無源無線溫度傳感系統(tǒng)中，分別用于測量不同參數(shù)，因此中也 頻率互不相同，目的是為了防止中也頻率一致產(chǎn)生頻率干擾的問題。然而，具有多個中也頻 率的傳感器，相應(yīng)具有傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成本高的問題。
[0005] 專利公布號CN101877073A的中國專利申請，涉及一種可現(xiàn)場編程的聲表面波射 頻電子標(biāo)簽，所述的聲表面波電子標(biāo)簽的每根反射柵條兩端均設(shè)有觸點(diǎn)，且該些分布式反 射柵條之間互不連接；所述的聲表面波電子標(biāo)簽還包括與其層疊設(shè)置的具有開關(guān)功能的 集成電路芯片，該集成電路芯片的外接觸點(diǎn)和聲表面波電子標(biāo)簽的反射柵陣的觸點(diǎn)一一對 應(yīng)設(shè)置，并通過現(xiàn)場編程控制開關(guān)電路，控制分布式反射柵陣的任何兩個觸點(diǎn)之間的開路 與短路連接。該實(shí)用新型與現(xiàn)有的集成電路設(shè)計(jì)相結(jié)合，利用現(xiàn)有的集成電路實(shí)現(xiàn)的開關(guān) 陣，改變反射柵陣各個反射柵條的開路和短路，實(shí)現(xiàn)聲表面波射頻電子標(biāo)簽的現(xiàn)場可編程， 增強(qiáng)其設(shè)計(jì)的多功能性和靈活性。但是，該種結(jié)構(gòu)的聲表面波射頻電子標(biāo)簽具有W下不足： 1、通過將集成電路芯片設(shè)置在反射柵上，一個反射柵只能監(jiān)測一個中也頻率值，當(dāng)需要監(jiān) 測多個中也頻率值時，需要設(shè)置多個反射柵，相應(yīng)的需要較大面積的壓電基片用于安裝反 射柵，一方面提高了傳感器的制造成本，另外一方面增加了傳感器的體積，不適合市場對產(chǎn) 品的小型化需求。2、由于聲波在反射柵之間反射傳輸具有能量損失，當(dāng)設(shè)置多個反射柵時， 聲波傳輸?shù)阶詈笠粋€反射柵的能量損失會很大，相應(yīng)的靈敏度和可靠性均會降低，而且信 號遭受較大的能量損失后，其傳輸距離也相應(yīng)變短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有聲表面波傳感器占用體積大的技術(shù)問題，提供了一種聲 表面波諧振器型振動傳感器。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用W下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種分布式聲表面波諧振器，包括第一天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、反射柵、W及叉指換能器， 至少所述反射柵w及叉指換能器設(shè)置在壓電基片上，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括由至少一個電容和 至少一個電感組成的最佳匹配網(wǎng)絡(luò)，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)還并聯(lián)有開關(guān)電路，所述開關(guān)電路 包括若干個相并聯(lián)的支路，每個支路上設(shè)置有至少一個電容和/或電感器件，所述開關(guān)電 路的各支路上還設(shè)置有用于控制該支路導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)。
[0009] 進(jìn)一步的，所述開關(guān)電路為現(xiàn)場編程控制開關(guān)電路，所述開關(guān)電路的各支路的開 關(guān)接受現(xiàn)場編程控制邏輯器件的控制。
[0010] 進(jìn)一步的，所述現(xiàn)場編程控制邏輯器件包括n組外接觸點(diǎn)，所述現(xiàn)場編程控制開 關(guān)電路的每一支路中都串聯(lián)有一組外接觸點(diǎn)，所述現(xiàn)場編程控制邏輯器件通過編程控制各 組外接觸點(diǎn)的導(dǎo)通狀態(tài)，其中n不小于所述開關(guān)電路所包括的支路數(shù)。
[0011] 進(jìn)一步的，所述分布式聲表面波諧振器最多對應(yīng)2"個中也頻率。
[0012] 其中，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（C1)和第一電感（L1)相串聯(lián)組成，所述現(xiàn)場 編程控制開關(guān)電路并聯(lián)在所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)組成的串聯(lián)電路的兩端。
[0013] 或者，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（C1)和第一電感（L1)相串聯(lián)組成，所述現(xiàn)場 編程控制開關(guān)電路并聯(lián)在所述第一電感（L1)的兩端。
[0014] 再者，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（C1)和第一電感（L1)相串聯(lián)組成，所述現(xiàn)場 編程控制開關(guān)電路并聯(lián)在所述第一電容（C1)的兩端。
[0015] 基于上述的一種分布式聲表面波諧振器，本實(shí)用新型同時提供了一種分布式聲表 面波無源無線傳感系統(tǒng)，包括閱讀器、信號處理模塊，所述閱讀器上設(shè)置有第二天線，還包 括如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分布式聲表面波諧振器。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是；本實(shí)用新型的一種分布式聲 表面波諧振器，通過在匹配網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括若干個相并聯(lián)的支路， 每個支路上設(shè)置有至少一個電容和/或電感器件，當(dāng)匹配網(wǎng)絡(luò)接入不同的支路時，相應(yīng)的 諧振器對應(yīng)一個中也頻率，通過控制改變接入的支路，即可改變諧振器的中也頻率，電路容 易實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，無需增加壓電基片的面積，有利于節(jié)省成本。
[0017] 結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 將變得更加清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可W根據(jù)該些附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1是本實(shí)用新型所提出的分布式聲表面波諧振器的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是圖1中分布式聲表面波諧振器的匹配網(wǎng)絡(luò)的原理方框圖；
[0021] 圖3是圖2中匹配網(wǎng)絡(luò)的電路原理圖；
[0022] 圖4是圖3中匹配網(wǎng)絡(luò)電路的等效電路圖；
[0023] 圖5是實(shí)施例H中諧振器等效電路模型圖；
[0024] 圖6是實(shí)施例四中諧振器反射率與頻率關(guān)系曲線圖；
[0025] 圖7是本實(shí)用新型說提出的分布式聲表面波無源無線傳感系統(tǒng)一種實(shí)施例的方 框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0027] 實(shí)施例一，參見圖1所示，本實(shí)施例提供了一種分布式聲表面波諧振器，包括天線 101、匹配網(wǎng)絡(luò)102、反射柵103、W及叉指換能器104,至少反射柵103 W及叉指換能器104 設(shè)置在壓電基片105上，參見圖2所示，匹配網(wǎng)絡(luò)102包括由至少一個電容和至少一個電 感組成的最佳匹配網(wǎng)絡(luò)，該最佳匹配網(wǎng)絡(luò)還并聯(lián)有開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括若干個相 并聯(lián)的支路，每個支路上設(shè)置有至少一個電容和/或電感器件，所述開關(guān)電路的各支路上 還設(shè)置有用于控制該支路導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)。本實(shí)施例的分布式聲表面波諧振器的工作原 理是；天線101接收激勵信號，本實(shí)施例在匹配網(wǎng)絡(luò)上增設(shè)開關(guān)電路，通過控制改變接入的 支路，即可改變諧振器的中也頻率，進(jìn)而改變匹配網(wǎng)絡(luò)接入至叉指換能器信號的中也頻率， 實(shí)現(xiàn)了一個諧振器可靈活設(shè)置改變其中也頻率，在分布式聲表面波無源無線溫度傳感系統(tǒng) 中，分別用于測量不同參數(shù)，避免了中也頻率產(chǎn)生頻率干擾的問題，電路容易實(shí)現(xiàn)，電路結(jié) 構(gòu)簡單，占用空間小，無需增加壓電基片的面積，有利于節(jié)省成本。需要說明的是，各支路上 設(shè)置的電抗元件可W分別單獨(dú)是電容或電感，也可W是電容和電感的組合，電抗元件的設(shè) 置個數(shù)可W隨意組合，滿足將其所在支路并入時會將匹配網(wǎng)絡(luò)的中也頻率值改變即可。本 實(shí)施例中的分布式聲表面波諧振器可W為單端口諧振器或雙端口諧振器。
[0028] 實(shí)施例二，本實(shí)施例給出了一種分布式聲表面波諧振器的一種優(yōu)選電路，其中，開 關(guān)電路采用現(xiàn)場編程控制開關(guān)電路，參見圖3所示，所述開關(guān)電路的各支路的開關(guān)接受現(xiàn) 場編程控制邏輯器件P1的控制。
[0029] 作為一個優(yōu)選實(shí)施例，現(xiàn)場編程控制邏輯器件P1包括n組外接觸點(diǎn)，在本實(shí)施例 圖3中給出了 3組外接觸點(diǎn)，分別為（M1，M2)、（N1，N2)、怕1，Q2)，該3組觸點(diǎn)分別接入至開 關(guān)電路的3個支路中，也即，開關(guān)電路的每一支路中都串聯(lián)有一組外接觸點(diǎn)，現(xiàn)場編程控制 邏輯器件P1通過編程控制各組外接觸點(diǎn)的導(dǎo)通狀態(tài)，例如，當(dāng)現(xiàn)場編程控制邏輯器件P1控 巧IJ (Ml，M2)導(dǎo)通時，其所在支路的電容C2被接入匹配網(wǎng)絡(luò)，通過現(xiàn)場編程控制邏輯器件P1 控制接入支路不同，進(jìn)而改變匹配網(wǎng)絡(luò)的電抗值，進(jìn)而改變匹配網(wǎng)絡(luò)的中也頻率，其中n不 小于所述開關(guān)電路所包括的支路數(shù)。本實(shí)施例采用現(xiàn)場編程控制邏輯器件P1，用于半定制、 全定制電路設(shè)計(jì)。可現(xiàn)場編程邏輯器件（PLD)不僅包括比較簡單的PROM、EPROM、EEPR0M， 還有中高級PLA、PAL、GAL、EPLD、CPLD、FPGA等多種形式。為滿足用戶設(shè)計(jì)要求出現(xiàn)的可現(xiàn) 場編程邏輯器件，具有低功耗、高速度、小型化、多功能、低成本、設(shè)計(jì)靈活，可無限次反復(fù)現(xiàn) 場編程等優(yōu)點(diǎn)。它們可W記錄寫入數(shù)據(jù)，控制各端口的特性，實(shí)現(xiàn)各端口之間的電學(xué)連接與 斷開。
[0030] 開關(guān)電路的支路數(shù)n不限于本實(shí)施例所舉例，現(xiàn)場編程控制邏輯器件P1控制改 變外接觸點(diǎn)的導(dǎo)通狀態(tài)，理論上，分布式聲表面波諧振器最多對應(yīng)2"個中也頻率，實(shí)現(xiàn)了本 分布式聲表面波諧振器的極大功能擴(kuò)展，僅通過在匹配網(wǎng)絡(luò)中增設(shè)現(xiàn)場編程控制邏輯器件 Pl，可w實(shí)現(xiàn)多個中也諧振器的檢測中也頻率，進(jìn)而可w理論上分布式檢測多種物理參數(shù)， 而且各諧振器之間中也頻率互不影響。
[0031] 在本實(shí)施例中，最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容C1和第一電感L1相串聯(lián)組成，如圖3所 示的現(xiàn)場編程控制開關(guān)電路并聯(lián)在所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)組成的串聯(lián)電路的兩端。開關(guān)電路與 最佳匹配網(wǎng)絡(luò)共同組成T型匹配網(wǎng)絡(luò)或?yàn)镻I型匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0032] 或者，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容C1和第一電感L1相串聯(lián)組成，所述現(xiàn)場編程 控制開關(guān)電路并聯(lián)在所述第一電感L1的兩端。
[0033] 再者，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容C1和第一電感L1相串聯(lián)組成，所述現(xiàn)場編程 控制開關(guān)電路并聯(lián)在所述第一電容C1的兩端。上述兩種方案未在圖中示出，為第一種方案 的變型，本領(lǐng)域技術(shù)人員在看到第一種方案時不付出創(chuàng)造性勞動即可推導(dǎo)出，在此不作費(fèi) 述。
[0034] 實(shí)施例H，本實(shí)施例闡述了實(shí)施例二中分布式聲表面波諧振器的基本原理，由于 各支路中分別串聯(lián)有電容和/或電感，無論任何支路新接入至匹配網(wǎng)絡(luò)中，均會改變匹配 網(wǎng)絡(luò)的電抗值。本實(shí)施例給出了另外一種并入方式，參見圖4所示，該匹配網(wǎng)絡(luò)的等效容抗 為C'，等效感抗L'，匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值Zeq2的計(jì)算方法為：
[00巧]

【權(quán)利要求】
1. 一種分布式聲表面波諧振器，包括第一天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、反射柵、以及叉指換能器，至 少所述反射柵以及叉指換能器設(shè)置在壓電基片上，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括由至少 一個電容和至少一個電感組成的最佳匹配網(wǎng)絡(luò)，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)還并聯(lián)有開關(guān)電路，所 述開關(guān)電路包括若干個相并聯(lián)的支路，每個支路上設(shè)置有至少一個電容和/或電感器件， 所述開關(guān)電路的各支路上還設(shè)置有用于控制該支路導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式聲表面波諧振器，其特征在于，所述開關(guān)電路為現(xiàn)場 編程控制開關(guān)電路，所述開關(guān)電路的各支路的開關(guān)接受現(xiàn)場編程控制邏輯器件的控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式聲表面波諧振器，其特征在于，所述現(xiàn)場編程控制邏 輯器件包括n組外接觸點(diǎn)，所述現(xiàn)場編程控制開關(guān)電路的每一支路中都串聯(lián)有一組外接觸 點(diǎn)，所述現(xiàn)場編程控制邏輯器件通過編程控制各組外接觸點(diǎn)的導(dǎo)通狀態(tài)，其中n不小于所 述開關(guān)電路所包括的支路數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式聲表面波諧振器，其特征在于，所述分布式聲表面波 諧振器最多對應(yīng)2n個中心頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的分布式聲表面波諧振器，其特征在于，所述最佳匹 配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（C1)和第一電感（L1)相串聯(lián)組成，所述現(xiàn)場編程控制開關(guān)電路并聯(lián)在 所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)組成的串聯(lián)電路的兩端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的分布式聲表面波諧振器，其特征在于，所述最佳匹 配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（C1)和第一電感（L1)相串聯(lián)組成，所述現(xiàn)場編程控制開關(guān)電路并聯(lián)在 所述第一電感（L1)的兩端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的分布式聲表面波諧振器，其特征在于，所述最佳匹 配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（C1)和第一電感（L1)相串聯(lián)組成，所述現(xiàn)場編程控制開關(guān)電路并聯(lián)在 所述第一電容（C1)的兩端。
8. -種聲表面波傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括閱讀器、信號處理模塊，所述閱讀器上設(shè) 置有第二天線，還包括如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分布式聲表面波諧振器。
【文檔編號】H03H9/25GK204206127SQ201420432053
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月2日
【發(fā)明者】董蘭飛, 滕學(xué)志, 陳海軍, 韋江波, 佟強(qiáng) 申請人:軟控股份有限公司