專利名稱：產(chǎn)生編碼高頻信號(hào)的裝置和方法
已經(jīng)知道，高頻能量和高頻信號(hào)借助于低頻電能，例如(蓄電池-)直流電流，電網(wǎng)頻率電流-和類似的能從類似的能源中產(chǎn)生。已經(jīng)廣泛推廣的已知的是電網(wǎng)饋入的高頻發(fā)射機(jī)和蓄電池驅(qū)動(dòng)的高頻-發(fā)射機(jī)如無線電話機(jī)，移動(dòng)無線電話機(jī)(手機(jī))或無繩電話機(jī)。這種機(jī)器可以是不-編碼的，然而大部分是編碼/調(diào)制的高頻信號(hào)作為各種無線電-信息傳輸被發(fā)送。對于蓄電池運(yùn)行情況也可以將太陽能用作為初級(jí)能源，借助它可以得到一個(gè)可重復(fù)充電的電池以及一個(gè)蓄電池在存在有足夠照明時(shí)可重復(fù)充電以及可以保持在它的充電狀態(tài)。
也還知道，遙控詢問物理和類似的數(shù)據(jù)，測量量等。例如一個(gè)這樣的遙控詢問的一個(gè)例子是一個(gè)遙控?zé)犭娕?，例如用它一個(gè)鍋爐的溫度被測量和在距鍋爐一定距離的地方被顯示。為此一個(gè)純粹電工作的遙控?zé)犭娕荚跍囟让舾械膫鞲衅骱蛯?shí)際的顯示器之間有一個(gè)雙管的電導(dǎo)線。
也知道可遙控詢問的裝置，在其上在傳感器和顯示器之間的連接是在無線電路線上的一個(gè)傳輸。雖然數(shù)據(jù)傳輸是無繩進(jìn)行的，然而在傳感器的地方，即對于發(fā)射機(jī)來說，需要一個(gè)電的能源。如果應(yīng)該是完全的無繩連接，人們則要利用一個(gè)電的電池-能源饋入到數(shù)據(jù)詢問的地方(如果在那里沒有提供其它一種電源時(shí))。另外還知道可遙控詢問的裝置在傳感器上沒有電的供應(yīng)，在傳感器上對于數(shù)據(jù)傳輸所必要的能無繩地與一個(gè)相應(yīng)的含有能的和寬帶的詢問脈沖耦合在一個(gè)表面波裝置上和從那里經(jīng)過適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理以后被動(dòng)地被發(fā)送回去。然而其缺點(diǎn)是，如果愈要求比較準(zhǔn)確地求得以及觀察到測量量時(shí)，含有能的詢問脈沖必須有規(guī)律地和盡可能地經(jīng)常被發(fā)送。
本發(fā)明的任務(wù)是，針對一種特殊運(yùn)行情況敘述一個(gè)優(yōu)異的可使用的一種這樣的發(fā)射機(jī)所必要的電能的產(chǎn)生。這個(gè)特殊的運(yùn)行是指，只有在相對短的感興趣的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行一個(gè)無線電-信息傳輸，此時(shí)各自一個(gè)這樣的時(shí)間間隔的長度相對小于兩個(gè)這樣的前后連續(xù)的時(shí)間間隔之間的休息時(shí)間(例如只有千分之一和更小)。
此任務(wù)是由一個(gè)按照權(quán)利要求1的裝置解決的。優(yōu)異的結(jié)構(gòu)以及一個(gè)為產(chǎn)生編碼的高頻信號(hào)的方法是由從屬權(quán)利要求提出來的。
本發(fā)明的基本思想是建立在，主要是從節(jié)約技術(shù)費(fèi)用和盡可能少維護(hù)的角度尋找一種原理，這種原理在各種情況下使一個(gè)完全足夠的無線電-傳輸在費(fèi)用方面可以與電的初級(jí)能源不一樣。
對單個(gè)例子的敘述推到前邊以便概要地說明本發(fā)明的基本原理，然后對它的詳細(xì)的了解還有下面的說明部分。
已經(jīng)敘述過的情況是光電變換，然而按照已知的和很清楚它卻只能局限地可被利用。它依賴于足夠的入射光并且常常只能與儲(chǔ)能元件-蓄電池-連接在一起時(shí)才能合理地利用。
本發(fā)明如此構(gòu)成，利用有時(shí)甚至很大量的可供使用的能，在這里表示從環(huán)境中可提供的初級(jí)能，按照本發(fā)明經(jīng)過準(zhǔn)備將電能用來產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào)(無線電信號(hào))。
這種一般不被利用的初級(jí)能是機(jī)械變形能，特別是壓力或其它的力，摩擦力(低溫-)熱能，加速度力，輻射，震動(dòng)質(zhì)量和類似的。這些在這里列舉到的力，在本發(fā)明中被利用的是它的時(shí)間和位置的梯度，它和一個(gè)能是等量的。
作為到目前還沒有被利用的初級(jí)能的例子在原理上可以是操作一個(gè)電開關(guān)需要的壓力-/變形能，具有空間或時(shí)間的溫度梯度可提供的熱量，例如一個(gè)暖氣，和一個(gè)震動(dòng)質(zhì)量的加速度能，例如在一個(gè)汽車?yán)铩＿m合于作為初級(jí)能的還有振蕩，振動(dòng)，空氣運(yùn)動(dòng)。這些列舉的例子涉及到本發(fā)明的是取之不盡的和在任何情況下不能夠被看作發(fā)明原理應(yīng)用的限制。
本發(fā)明的整個(gè)原理主要的是在于，從這些過程能中分出一個(gè)能部分并且將它轉(zhuǎn)換為在這里定義的低頻電能。按照本發(fā)明以最普通的形式可以列舉為充電的區(qū)別，例如它是由摩擦產(chǎn)生的靜電充電。按照本發(fā)明作為低頻也可以被理解為一個(gè)電壓是以很慢的幅值增加產(chǎn)生的。按照本發(fā)明在熱電或壓電以及在光電結(jié)構(gòu)元件中產(chǎn)生的電壓也可以被利用。
下一個(gè)步驟是，將這個(gè)所謂的低頻電能轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電能。為此按照本發(fā)明可以用一個(gè)具有非-線性特性(非-線性元件)的元件。在本發(fā)明的意義上被理解為一個(gè)元件，其特性依賴于被加上的電壓從一個(gè)一定的臨界值或在一個(gè)臨界值范圍內(nèi)跳躍式地變化。作為結(jié)果一個(gè)這樣的元件產(chǎn)生一個(gè)具有很陡的邊緣的電流脈沖，在頻率范圍中它對應(yīng)于一個(gè)高頻信號(hào)。
各自按照這個(gè)高頻信號(hào)的帶寬有時(shí)是必要的，從中濾波出一個(gè)窄帶頻譜。然而也有可能，使用一個(gè)非-線性元件，它本身已經(jīng)可以產(chǎn)生一個(gè)足夠窄帶的高頻信號(hào)。從而成功地利用高頻信號(hào)的整個(gè)能量。
按照本發(fā)明的一個(gè)另外的步驟是，將這個(gè)高頻電能與一個(gè)信息編碼和作為編碼的(窄帶的)高頻信號(hào)發(fā)送出去。這個(gè)編碼可以適合于作為識(shí)別用和/或還可以包括有其它的信息，例如作用在編碼裝置上關(guān)于參數(shù)的形狀和大小。這個(gè)可以是一定的物理量如一個(gè)溫度，一個(gè)力或一個(gè)阻抗躍變，同樣也可以是一個(gè)化學(xué)的或生物的參數(shù)，例如氣體，蒸汽，流體，生物材料如病毒或基因的濃度和/或種類。
如果一個(gè)被編碼的高頻信號(hào)被發(fā)送出去，有時(shí)假設(shè)為窄帶時(shí)它的能量相對很小，然而即使如此在本發(fā)明的應(yīng)用框架內(nèi)也是足夠大了。值得驚訝的是雖然被利用的初級(jí)能經(jīng)過一個(gè)很小的轉(zhuǎn)換程度成為被產(chǎn)生的編碼的高頻信號(hào)的能在涉及到本發(fā)明的應(yīng)用帶來的效益方面從來沒出現(xiàn)過問題。
在這里要補(bǔ)充指出的是，(在適當(dāng)界限距離內(nèi)定位的)無線電-接收站以原本已知的方式是這樣形成和構(gòu)成的，它可以獲取被接收的(編碼的)窄帶高頻信號(hào)的信息。因而在無線電接收方面是沒有問題的，因?yàn)榻邮照镜哪茉垂?yīng)用傳統(tǒng)的方式，例如通過一個(gè)電網(wǎng)，蓄電池或類似的是可以保證的。
對本發(fā)明的深一步的了解由實(shí)施例/應(yīng)用例和相應(yīng)的附圖作進(jìn)一步的敘述/說明。
附

圖1表示能流的一個(gè)方框圖。
附圖2表示一個(gè)結(jié)構(gòu)的原理圖。
附圖3用簡化的上視圖表示一個(gè)一體化的結(jié)構(gòu)附圖4a和4b用側(cè)視圖(簡化的截面圖)表示一個(gè)一體化結(jié)構(gòu)的兩個(gè)實(shí)施例。
附圖1和2按照附圖1的方框圖考慮了一個(gè)換能器10，它將各自提供的過程-能轉(zhuǎn)換為電能。例如一個(gè)這樣的換能器10是將壓力-/變形能進(jìn)行變換的一個(gè)壓電元件，將具有溫度梯度的熱能變換的一個(gè)熱電體，一個(gè)熱電-偶，一個(gè)具有賽貝克-/帕耳帖-效應(yīng)(熱電效應(yīng)-譯者註)的元件或類似的，將振動(dòng)-/加速度變化-能轉(zhuǎn)換為(在這里對于所有來說只是一個(gè)例子)定義為低頻的(電)能的一個(gè)電動(dòng)或壓電的系統(tǒng)。太陽能電池也是適合的。也有可能，作為轉(zhuǎn)換器(10)使用一個(gè)摩擦元件，此時(shí)在兩個(gè)不同的充電材料之間的摩擦產(chǎn)生作為低頻能的一個(gè)靜電電壓。
所要求的電壓的大小是根據(jù)非線性元件并且對于一個(gè)無線電路段從幾百到幾千伏對于半導(dǎo)體-結(jié)構(gòu)元件從幾十到二十伏如對于繼電器到幾伏是足夠了。
用11表示的是一個(gè)非-線性元件。它用作為將這個(gè)所謂的低頻能變換為高頻能用一個(gè)內(nèi)部的開關(guān)過程用來釋放在時(shí)間距離內(nèi)完成的將被存儲(chǔ)的低頻能過渡為能的一個(gè)過渡，然后它具有/已經(jīng)具有了高頻特性。對于一個(gè)這樣的非-線性元件的例子特別是一個(gè)火花間隙，或一個(gè)氣體放電管。一個(gè)具有例如變?nèi)莅l(fā)射管-或雪崩-效應(yīng)的二極管或一個(gè)可控硅或一個(gè)類似作用的半導(dǎo)體元件也適合。原則上開關(guān)或繼電器也適合，它們適合于作為接通部分的很少的低頻電能的電流和顯示一個(gè)相應(yīng)的非-線性特性。例如在這里可以列舉出具有壓電開關(guān)的硅微繼電器和繼電器。
有很多裝置可以被用作為有時(shí)具有附加的濾波特性的編碼裝置12。在這里特別適合于用表面波(OFW/SAW)，剪波和接近于表面波的容積波工作的裝置。這個(gè)可以是諧振器裝置或有時(shí)可以是分散的或抽頭的延遲導(dǎo)線。電聲換能器一般也是適合的，同樣介電濾波器，機(jī)械的過濾器，同軸的陶瓷過濾器，容積振蕩器例如石英振蕩器或LC-振蕩回路-濾波器或類似的。對于這樣的電聲換能器作為壓電材料特別適合的是鋰鈮酸鹽，鋰鉭酸鹽，石英，Li2B4O7或鑭鎵硅(鑭-鎵-硅-氧化物)。
作為編碼裝置最好也可以使用具有脈沖壓縮的電聲換能器(寬譜通信或?qū)拵Ь幋a方法)。這個(gè)允許編碼高頻信號(hào)的一個(gè)傳輸，它是特別抗干擾的和因而能保護(hù)對自然的(高頻-)干擾或故意的非授權(quán)的編碼信號(hào)的影響。這些例如是所謂的分散的或抽頭的延遲導(dǎo)線。
高頻信號(hào)可以處于一個(gè)任意的對于無線電傳輸已知的或適合的和在所敘述的濾波器或編碼裝置中可產(chǎn)生的頻率范圍內(nèi)，例如從幾千赫茲至幾千兆赫茲。
下面敘述的是專門的、實(shí)際的可應(yīng)用的實(shí)施例。按照附圖2的一個(gè)第一個(gè)實(shí)施例例如是被使用作為接通一個(gè)儀器，一個(gè)照明和類似的一個(gè)開關(guān)。一個(gè)很有趣的應(yīng)用舉例是在房間內(nèi)的光線開關(guān)，用它用手被接通以及斷開照明。這個(gè)開關(guān)根本不需要導(dǎo)線和可以沒有任何的電纜-安裝工作或類似的被安裝在墻上。在按下開關(guān)時(shí)借助于本發(fā)明完成了一個(gè)高頻信號(hào)的發(fā)送，和不需要由外邊向開關(guān)輸入電流。一個(gè)在房間內(nèi)任何地方，例如在燈的附近安裝的接收器與高頻信號(hào)相匹配和無繩遙控接通以及斷開這個(gè)照明。附圖2表示了簡化結(jié)構(gòu)包括本發(fā)明主要思想的一個(gè)按照本發(fā)明的利用過程能的無繩的無線電開關(guān)。換能器10(如同一個(gè)傳統(tǒng)的按鍵開關(guān))用手指加力P和這個(gè)壓力P在換能器10的壓電元件上產(chǎn)生一個(gè)壓電電壓。作為這種換能器的壓電材料除了對于電聲換能器列舉的以外特別還有PVDF(聚偏氟乙烯)和鐵電液晶彈性體(FLCE)是適合的。
一個(gè)這樣的開關(guān)也可以構(gòu)成為一個(gè)啟動(dòng)器，用它來產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào)并且被釋放，借助于編碼可以被加上關(guān)于一個(gè)環(huán)境參數(shù)的一個(gè)信息。
為了產(chǎn)生一個(gè)高的壓電電壓特別適合一個(gè)具有超-死點(diǎn)-彈簧的機(jī)械操作裝置，當(dāng)一個(gè)負(fù)荷超過死點(diǎn)以后一個(gè)調(diào)整好的(機(jī)械的)預(yù)壓力作用在換能器上。轉(zhuǎn)換器10包括整個(gè)的或補(bǔ)充的一個(gè)電的充電容量10′，它存儲(chǔ)了被產(chǎn)生的以及被隔離的電荷直到非-線性元件的釋放。對此壓電換能器或熱電換能器的內(nèi)部容量可以是足夠了。
在被表示的電流回路中作為非-線性元件11例如安排了一個(gè)放電間隙，此時(shí)當(dāng)產(chǎn)生的壓電電壓升到足夠高的瞬間，完成一個(gè)火花擊穿。
一個(gè)這樣的火花間隙滿足對于本發(fā)明的功能應(yīng)滿足的條件例如在毫微秒-范圍內(nèi)完成的一個(gè)電(電流-)擊穿以變換為高頻能。另外的選擇如上所述也可以使用具有相應(yīng)的快的擊穿特性的其它元件。
這個(gè)火花擊穿的電流經(jīng)過一個(gè)電感，例如一個(gè)寬帶濾波器20，以便使電流回路封閉。在這個(gè)電感20中出現(xiàn)的電壓降饋入一個(gè)表面波濾波器21的叉指結(jié)構(gòu)22(換能電極)。在這里如已知的被產(chǎn)生一個(gè)機(jī)械/聲波。編碼可以通過叉指結(jié)構(gòu)的專門結(jié)構(gòu)在濾波器的輸入-和/或輸出端進(jìn)行。也可以安排一個(gè)按照一個(gè)編碼安裝的反射帶的樣件23，它的“回聲”形成為編碼。如果在濾波器中形成了一個(gè)空穴，可以形成一個(gè)共振，它的準(zhǔn)確的頻率形成為編碼。在濾波器的輸出中將包括被編碼的信號(hào)。
在實(shí)施例中叉指構(gòu)造和反射帶的聯(lián)合作用導(dǎo)致了，在被表示的天線24上的偶極子上出現(xiàn)前面敘述的(在這里具有構(gòu)造23的編碼被編碼的)高頻-無線電信號(hào)并且被傳送給上述的接收器。一個(gè)作為反射的延遲導(dǎo)線工作的表面波裝置提供一個(gè)在時(shí)間范圍內(nèi)的編碼和一個(gè)作為諧振器工作的裝置(在附圖內(nèi)沒有表示)提供一個(gè)在時(shí)間范圍內(nèi)的編碼。此時(shí)也可以考慮將編碼依賴于一個(gè)環(huán)境參數(shù)。
為了敘述本發(fā)明的一個(gè)另外的實(shí)施形式附圖2也足夠了。在一個(gè)實(shí)施形式中為了利用熱過程能換能器10例如是一個(gè)用電極的熱電體(熱電元件)。對于這個(gè)實(shí)施形式箭頭P表示熱能輸入。為了按照本發(fā)明的利用則要求，這個(gè)熱初級(jí)能有一個(gè)例如隨時(shí)間變化的熱梯度。這例如出現(xiàn)在具有熱靜態(tài)調(diào)節(jié)器的(如為了房間供暖使用的)暖氣上，暖氣的溫度變化在幾攝氏度范圍內(nèi)，這對于按照本發(fā)明的目標(biāo)(即使也是驚訝的)完全足夠了。在這個(gè)被敘述的實(shí)施形式中換能器10交替地得到加熱和冷卻，這導(dǎo)致在熱電元件上形成電壓大小和極性的變化。非-線性元件，這里也可以是一個(gè)火花間隙，當(dāng)達(dá)到一個(gè)一定的(正的或負(fù)的)電壓變化時(shí)完成一個(gè)火花擊穿，它釋放了過程，這在壓電實(shí)施形式中已經(jīng)在前面敘述過了。
與此有關(guān)的特別有趣的應(yīng)用情況是到目前用其它能源供應(yīng)工作的原本已知的遙控-測量房間供暖的熱消耗-數(shù)據(jù)。一個(gè)如已經(jīng)敘述過的按照本發(fā)明原理的實(shí)施形式可以是，即沒有電能輸入，甚至以雙倍方式優(yōu)異地被使用。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，用原本在原理上已知的方式表面波元件21也可以被用作為直接的溫度測量。表面波換能器的窄帶高頻-輸出信號(hào)的中間頻率以及運(yùn)行時(shí)間可以是溫度傳感的(輸出的)。如果這個(gè)表面波元件與例如暖氣在溫度上連接，可以與按照本發(fā)明的實(shí)施形式成為一個(gè)統(tǒng)一體不僅可以測量溫度而且也可以與輸入的熱產(chǎn)生按照本發(fā)明作用的高頻-發(fā)射過程所必要的電能。因而每個(gè)信號(hào)表示了一個(gè)溫度變化以及一個(gè)開關(guān)過程和同時(shí)提供了在換能器(熱電元件)上相應(yīng)的作用的溫度。也有可能，熱能只作為變換為高頻信號(hào)用，但是編碼則依賴于在裝置環(huán)境中的一個(gè)任意的其它的變量。
利用一個(gè)地震質(zhì)量加速度變化的機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的過程能的一個(gè)實(shí)施形式也同樣可以用附圖2來敘述。換能器包括了這個(gè)地震質(zhì)量和箭頭P表示機(jī)械的能量輸入，它導(dǎo)致了包括在換能器中質(zhì)量的振動(dòng)。這個(gè)機(jī)械的能量輸入可以是連續(xù)的變化能或也可以是每次只一次的脈沖能量。借助于一個(gè)偏心也可以將一個(gè)回轉(zhuǎn)物體的能轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)高頻信號(hào)，然后它還可以用關(guān)于任意的環(huán)境參數(shù)的說明被編碼。振動(dòng)也可以用地震質(zhì)量或用壓電換能器確定和/或利用作為變換用。
本發(fā)明的應(yīng)用可以用很多方式提供例如機(jī)器的，各種機(jī)動(dòng)車輛的，例如火車，公路車輛，滾道和類似的運(yùn)行領(lǐng)域，為了監(jiān)控或觀察流體的，被溶解的，氣體的或蒸汽形式的各種形式介質(zhì)的或者還有被監(jiān)控的生物。一個(gè)這樣的對象或一個(gè)生物，用一個(gè)按照本發(fā)明的裝置裝備起來，可以(不需要一個(gè)電池)按照本發(fā)明在時(shí)間距離上連續(xù)地(一旦它在運(yùn)動(dòng)或?qū)⒁\(yùn)動(dòng)時(shí))發(fā)送編碼的高頻信號(hào)。這個(gè)可以被用于，由于在各自的物體上或生物上的單個(gè)的/不同的編碼的高頻-信號(hào)，對這些物體或生物從遠(yuǎn)方去相互區(qū)別和同時(shí)測定它們的加速度-或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，溫度或其它狀態(tài)。對于生物例如牧場動(dòng)物，小孩或其它需要照顧-或需要監(jiān)控的人員的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)可以自動(dòng)地被測量。例如在這里也可以調(diào)整一個(gè)一定的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的極限值，此時(shí)被編碼的信號(hào)在超過-或低于極限值時(shí)被釋放或被發(fā)射。
按照本發(fā)明的裝置被使用作為自動(dòng)測量一定的(例如溫度的或機(jī)械的)臨界負(fù)荷，它只有當(dāng)達(dá)到這個(gè)臨界負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào)和將它無繩地繼續(xù)傳送給一個(gè)接收站以及給一個(gè)監(jiān)控裝置。這樣一種簡單的只有當(dāng)需要的情況下的物理量的主動(dòng)監(jiān)控是可能的。臨界負(fù)荷的大小可以通過非-線性元件或換能器的相應(yīng)點(diǎn)給定或可以調(diào)整為可變化的。一個(gè)機(jī)械的臨界負(fù)荷也可以通過一個(gè)附加的預(yù)緊的彈簧被調(diào)整，這樣當(dāng)彈簧達(dá)到預(yù)緊力時(shí)才使換能器(壓電的)的請求成為可能。從而也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)自動(dòng)的重量檢查，它在低于或超過這個(gè)信息的一個(gè)一定的重量時(shí)自動(dòng)地通過一個(gè)編碼信號(hào)發(fā)送給一個(gè)接收器以及一個(gè)監(jiān)控裝置。一個(gè)重量變化也能這樣被測量。因而按照本發(fā)明的裝置也可以被使用于防盜。
附圖3和4表示了一個(gè)可以被使用作為熱測量計(jì)的按照本發(fā)明的集成結(jié)構(gòu)的裝置。用101表示一個(gè)(例如1cm2大小的)小平板形的具有(除其它以外的)壓電特性的基片體。例如這個(gè)可以是鋇鈦酸鹽，鉛鋯酸鹽-鈦酸鹽的一種陶瓷，或類似的，或者也可以是由鋰鈮酸鹽，鋰鉭酸鹽或類似的一種(單晶的)晶體材料。在兩個(gè)小平板表面上安排了兩個(gè)平面電極41和42，在其上的一個(gè)被產(chǎn)生的壓電電壓是可以引出的。
在基片體101上在按照附圖4b的第二個(gè)選擇中安排了一個(gè)壓電的小板110，例如是粘上的，它被用作為還要被敘述的表面波裝置和其它的功能。一個(gè)比較最佳的實(shí)施形式是附圖4a的實(shí)施選擇，在其上這個(gè)壓電小板110是基片體101的一個(gè)集成區(qū)，條件是，基片體101的壓電材料至少在這個(gè)區(qū)域也具有壓電特性(并且也適合于一個(gè)表面波裝置)如同用鋰鈮酸鹽，鋰鉭酸鹽和類似的(單晶的)材料一樣。
為了完整起見還要指出的是，按照附圖4b變型的原理壓電小板110只局部地與小板形物體101電連接的在位置上與它也是被隔開定位的，例如如果小板110與物體101應(yīng)該是絕緣時(shí)。在這樣的一個(gè)變型中按照本發(fā)明的原理由熱能變換為一個(gè)高頻信號(hào)也是完全具有功能的。在壓電物體101與表面波裝置的壓電小板110之間的一個(gè)熱耦合的優(yōu)點(diǎn)考慮到與之相聯(lián)系的各自的溫度值的測量的可能性還將在下面進(jìn)一步敘述。也應(yīng)指出的是使用一個(gè)整體的小板作為基片101和小板110對于表面波裝置，并且是由單晶的鋰鈮酸鹽，鋰鉭酸鹽對于本發(fā)明特別感興趣。
如附圖4a和4b表示的，基片體101的反面(下面的)最好是整面的，例如用鋁(42)金屬化的。對面的基片體101的上面按照附圖4b的變型中最好同樣是整面金屬化(41)的。按照附圖4a的變型中基片體101在這里在功能上作用為/用作為壓電小板110的部分，在上面省去了金屬化，即在這個(gè)省去的面上還要放置在下面還要敘述的其它的構(gòu)造。在按照附圖4b的變型中這個(gè)構(gòu)造是安排在單獨(dú)的小板110上的。在零件101和110之間的機(jī)械-熱的電壓脫耦的目的是，如果人們將小板110用所要求的連接導(dǎo)線固定在物體101上時(shí)。
用13和14各自表示一個(gè)放電間隙的一個(gè)電極，如在附圖中看到的，其相互相反的尖相互面對面地放置著?；鸹姌O13是與金屬化41電連接的，火花電極14作為對立電極與一個(gè)金屬化15是電連接的，在它那方面通過導(dǎo)線和一個(gè)還要進(jìn)一步敘述的電抗器19與一個(gè)接地18連接，它又與基片101反面的金屬化42連接。如果在兩個(gè)電極41和42之間產(chǎn)生了一個(gè)熱電電壓，則它位于火花電極13和14之間和由于這個(gè)火花間隙的非線性放電特性只有從一個(gè)由火花電極13和14的幾何形狀預(yù)先規(guī)定的蓄能的熱電-電壓值開始才出現(xiàn)擊穿。上述電抗器19用作為直流導(dǎo)線/低通濾波器。這個(gè)電抗器最好是一個(gè)作為帶形導(dǎo)線在小板110表面上安放的迷宮構(gòu)造或螺旋-構(gòu)造。
關(guān)于特別被表示的和被敘述的第一個(gè)變型(附圖4a)的一個(gè)按照本發(fā)明的裝置的實(shí)施同時(shí)也可以被測量溫度?；?01和在其中部分地包括有功能的小板110與熱電效應(yīng)的熱源熱耦合在一起。這表示，表面波構(gòu)造22/23的區(qū)域110接受暖氣的溫度，它應(yīng)該用按照本發(fā)明的裝置被測量。
OFW結(jié)構(gòu)元件產(chǎn)生一個(gè)依賴于溫度的高頻信號(hào)。這表示，被發(fā)射的編碼信號(hào)包括了小板(和因而是暖氣)的瞬間溫度的信息。在接收的地方以及在一個(gè)接收-和計(jì)算單元中被發(fā)送的波用這種方式可以從被編碼的信號(hào)中計(jì)算出暖氣溫度。為了在第二個(gè)變型中達(dá)到這些，在那里將單獨(dú)的小板110與熱源(暖氣或類似的)特殊的熱耦合在一起。
通過電極13和14的火花間隙和裝置與熱源(暖氣)的熱接觸的一個(gè)相應(yīng)的測量，也就是說通過測量到熱電基片10上的熱輸入，一個(gè)可預(yù)先給定的先后連續(xù)的火花釋放的時(shí)間序列被選定以及被確定。從而信號(hào)發(fā)射的節(jié)拍由天線24給定。因?yàn)榧械慕邮拯c(diǎn)必須獲取很多從這些測量點(diǎn)，也就是說從不同測量點(diǎn)進(jìn)來的信號(hào)，因而有必要，對單個(gè)地點(diǎn)的信號(hào)發(fā)送在時(shí)間上進(jìn)行協(xié)調(diào)。但是實(shí)際上則是這樣，單個(gè)測量地點(diǎn)從集中的地點(diǎn)接收一個(gè)只有微秒長的發(fā)送脈沖，也就是說發(fā)送脈沖與脈沖的時(shí)間距離的節(jié)拍比是極小的。因而兩個(gè)不同的這樣的發(fā)射點(diǎn)的發(fā)射的重合是極不可能的和不會(huì)產(chǎn)生不必要的電子煙霧。
在本發(fā)明中特別是用反射器構(gòu)造23的樣板的一個(gè)編碼被安排在OFM結(jié)構(gòu)部件上?？赡艿木幋a的多樣性，如從這樣的帶狀樣板已知的，是非常多的。用本發(fā)明的一個(gè)裝置對一個(gè)單個(gè)的這樣的測量裝置通過集中的地點(diǎn)的識(shí)別是沒有問題的。
從而按照本發(fā)明的裝置可以集成地安置在最小的基片面101上。它是可以買到的并且可以毫無問題地安放在各種不同的而且難于接觸到的地方。由于集成的結(jié)構(gòu)形式裝置也可以便宜地制造。這里對于一個(gè)熱測量計(jì)實(shí)施的例子也可以毫無問題地轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的壓電元件或其它的陶瓷的或由半導(dǎo)體制造的初級(jí)能源利用的換能器10上。
對于一個(gè)系統(tǒng)，它通過如本發(fā)明的一個(gè)裝置進(jìn)行工作，屬于已經(jīng)多次說到的具有信號(hào)計(jì)算的無線電-接收站。在這個(gè)系統(tǒng)之內(nèi)在裝置和接收站之間不需要導(dǎo)線連接和裝置本身不需要從外面的電能輸入，雖然它沒有包括電池。然而應(yīng)指出一個(gè)特殊情況，在一個(gè)由本發(fā)明需要制造的裝置上還是包括了一個(gè)可充電電池。然而它(沒有從外面的電能輸入)從按照本發(fā)明產(chǎn)生的，如同在這里定義的低頻電能中隨著時(shí)間過程一直被重復(fù)充電。從而得到的裝置的自給自足是完全建立在對本發(fā)明的利用上的。
符 號(hào) 表10 換能器11 由低頻能變換為高頻能12 濾波器/編碼裝置13/14 火花電極15 金屬化19 電抗器20 電感22 叉指換能器23 帶式反射器24 天線41 上電極42 下電極101 基片110 壓電小板
權(quán)利要求
1.產(chǎn)生編碼的高頻信號(hào)的裝置，具有-一個(gè)換能器(10)，它將一個(gè)由一個(gè)過程或由裝置的環(huán)境可提供的非-電初級(jí)能(P)轉(zhuǎn)換為低頻電能，-具有非線性特性的一個(gè)元件(11)，將低頻電能轉(zhuǎn)換為高頻電能和-一個(gè)編碼裝置(23)，用來由高頻電能產(chǎn)生一個(gè)編碼信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，在其中在元件(11)和編碼裝置(23)之間安排有一個(gè)濾波器(12)，用來由高頻電能中選擇出一個(gè)窄帶信號(hào)。
3.按照權(quán)利要求1或2的裝置，在其中編碼裝置(12，23)相對于至少一個(gè)環(huán)境參數(shù)是敏感的和在其中將關(guān)于這個(gè)環(huán)境參數(shù)的形式和/或大小的一個(gè)信息加在編碼信號(hào)上。
4.按照權(quán)利要求1-3之一的裝置，在其中換能器(10)是構(gòu)成為將機(jī)械初級(jí)能(P)轉(zhuǎn)換為電能的。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，在其中換能器(10)是構(gòu)成為壓電元件，電感-裝置，特別是具有磁鐵和電線圈的，或構(gòu)成為為了產(chǎn)生靜電電荷的。
6.按照權(quán)利要求1-3的之一裝置，在其中換能器(10)是構(gòu)成為為了將熱的初級(jí)能(P)隨著時(shí)間或位置梯度轉(zhuǎn)換為電能的。
7.按照權(quán)利要求6的裝置，在其中換能器(10)是構(gòu)成為熱電元件(101)或作為熱電耦裝置的。
8.按照權(quán)利要求1-3之一的裝置，在其中換能器(10)是構(gòu)成為對于紅外、可見光或UV射線敏感的結(jié)構(gòu)元件的。
9.按照權(quán)利要求1-8之一的裝置，在其中含有一個(gè)作為具有非線性特性的元件(11)的放電元件(13，14)。
10.按照權(quán)利要求9的裝置，在其中一個(gè)火花間隙或一個(gè)氣體放電管被安排作為放電元件(13，14)。
11.按照權(quán)利要求1至8之一的裝置，在其中安排了一個(gè)半導(dǎo)體器件作為具有非線性特性的元件(11)，半導(dǎo)體器件在一個(gè)極限電壓時(shí)顯示一個(gè)快速的電阻改變。
12.按照權(quán)利要求11的裝置，在其中安排了一個(gè)以截止-擊穿工作的二極管，一個(gè)變?nèi)?二極管，一個(gè)雪崩-半導(dǎo)體元件或者一個(gè)可控硅作為元件(11)。
13.按照權(quán)利要求1至8之一的權(quán)利要求，在其中一個(gè)繼電器被安排作為具有非線性特性的元件(11)。
14.按照權(quán)利要求13的裝置，在其中繼電器被構(gòu)成為硅微繼電器或構(gòu)成為具有壓電開關(guān)的繼電器。
15.按照權(quán)利要求1至14之一的裝置，在其中一個(gè)電聲換能器(110)被安排作為濾波器(12)和/或作為編碼裝置。
16.按照權(quán)利要求15的裝置，在其中電聲換能器被構(gòu)成為OFW-裝置(110)或被構(gòu)成為以剪波或以接近的表面波工作的裝置。
17.按照權(quán)利要求16的裝置，在其中OFW-裝置(110)被構(gòu)成為諧振器裝置，構(gòu)成為延遲導(dǎo)線，分散的延遲導(dǎo)線或抽頭的延遲導(dǎo)線。
18.按照權(quán)利要求1至17之一的裝置，在其中編碼裝置(12)被構(gòu)成為用于抗干擾安全地傳輸編碼信號(hào)進(jìn)行的一個(gè)脈沖壓縮。
19.按照權(quán)利要求1至15之一的裝置，在其中作為濾波器(12)被安排了一個(gè)介電濾波器，一個(gè)機(jī)械濾波器，一個(gè)陶瓷濾波器，一個(gè)同軸陶瓷濾波器，一個(gè)容積振蕩器或一個(gè)LC-濾波器。
20.按照權(quán)利要求1至19之一的裝置，其與一個(gè)為了發(fā)射編碼信號(hào)的天線(24)和為了控制/觸發(fā)一個(gè)接收裝置是耦合的。
21.產(chǎn)生編碼的高頻-無線電信號(hào)的方法，是通過-將一個(gè)由一個(gè)過程或由裝置的環(huán)境可提供的非-電初級(jí)能(P)借助于摩擦的，壓電的，高溫?zé)犭姷?，熱電的，光電的或電?dòng)的效應(yīng)變換為低頻電能，-將這個(gè)低頻電能借助于具有非線性特性的一個(gè)元件(11)變換為一個(gè)高頻的電能，-必要時(shí)將一個(gè)窄帶-高頻信號(hào)從一個(gè)寬帶的高頻能中濾出來和，-將一個(gè)編碼加到窄帶-高頻信號(hào)上。
22.按照權(quán)利要求21的方法，在其中使用一個(gè)至少對于一個(gè)環(huán)境參數(shù)敏感的編碼裝置(23)，它依賴于環(huán)境參數(shù)的形式或大小產(chǎn)生窄帶-高頻的編碼。
23.按照權(quán)利要求21或22的方法，在其中作為環(huán)境參數(shù)，一個(gè)力，一個(gè)壓力，一個(gè)溫度，一個(gè)射線，一個(gè)阻抗躍變，氣體的，液體的，蒸汽的，化學(xué)或生物材料的種類或濃度作用在編碼裝置上，此時(shí)產(chǎn)生一個(gè)依賴于環(huán)境參數(shù)的窄帶-高頻信號(hào)的編碼。
24.按照權(quán)利要求1至20之一的裝置用于一個(gè)用無線電可請求的和/或可接通的電裝置的開關(guān)的應(yīng)用。
25.按照權(quán)利要求1至20之一的裝置用于將發(fā)射器專用的編碼信號(hào)無線電傳輸給一個(gè)監(jiān)控裝置的應(yīng)用。
26.按照權(quán)利要求1至20之一的裝置作為沒有附加電流供應(yīng)工作的用于一個(gè)具有無繩數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€(gè)環(huán)境參數(shù)的傳感器的應(yīng)用。
全文摘要
產(chǎn)生編碼的高頻信號(hào)的裝置具有一個(gè)將在環(huán)境中可提供的非—電的初級(jí)能變換為電能的換能器,具有耦合在換能器上的具有非線性特性的一個(gè)元件和耦合在具有非線性特性的元件上的一個(gè)編碼裝置。
文檔編號(hào)H04B1/04GK1247649SQ98802481
公開日2000年3月15日 申請日期1998年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月12日
發(fā)明者H·格爾拉赫, F·卡默爾, G·肖爾, T·奧斯特塔格, F·施米德特, W·－E·布爾斯特 申請人:西門子公司