Система радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах

Система радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов.

Известны системы радиочастотной идентификации, у которых есть приемо-передатчик и радиочастотная метка, содержащая микросхему, и отсутствует источник питания. В этих системах с помощью индуктивной связи через переменное магнитное поле передатчиком производится дистанционное электропитание микросхемы, которая выдает определенный код через эту же индуктивность связи в распознающее устройство приемника. Недостатками данной системы являются малый радиус действия (до метра), а также достаточно сильный сигнал, обеспечивающий питание микросхемы, что может нанести вред идентифицируемому объекту (особенно, если это животное или человек).

Устранить указанные недостатки позволяет система радиочастотной идентификации, содержащая приемо-передатчик с антенной и радиочастотные метки на поверхностных акустических волнах, представляющие собой линии задержки (ЛЗ), имеющие приемо-передающие встречно-штыревые преобразователи (ВШП), соединенные с антенной, и отражательные ВШП. В данной системе опрашивающий сигнал, излученный антенной приемо-передатчика, принимается антенной, подсоединенной к приемо-передающему ВШП, далее преобразуется в ПАВ, которые затем отражаются от отражательных ВШП, формируя кодовую последовательность, которая с помощью приемо-передающего ВШП преобразуется в электромагнитный сигнал и излучается через антенну на приемо-передатчк. В данном случае нет необходимости в электропитании микросхемы, поэтому опрашивающий сигнал может быть ослаблен до значений, не наносящих вред идентифицируемому объекту. Расстояние идентификации также может быть увеличено надлежащим подбором рабочих частот и антенны. Недостатком данной конструкции является невозможность одновременного опроса нескольких устройств идентификации. В противном случае, при одновременном опросе нескольких таких устройств идентификации ответные сигналы от них придут одновременно и кодовые последовательности наложатся друг на друга, делая невозможным независимое считывание кода каждого устройства.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании устройства радиочастотной идентификации на ПАВ, лишенного указанного недостатка.

Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается во временном и частотном разделении неперекрывающихся опрашивающих и принятых импульсов.

Это достигается тем, что радиочастотные метки разбиваются на N групп с разными центральными частотами F_n, внутри каждой из которых имеется М ЛЗ на одну и ту же центральную частоту с только одним отражающим ВШП, расположенным в разных ЛЗ на разных расстояниях, отличающихся друг от друга на одну и ту же величину l=τV_ПАВ, V_ПАВ - скорость ПАВ, расстояние между центральными частотами ЛЗ, находящихся в разных группах, выбирается равным ΔF/N, а полоса пропускания каждой ЛЗ равна ΔF/(1,5·N), приемо-передатчик проводит периодический опрос меток радиоимпульсами длительностью τ и частотой заполнения, равной F_n, последовательно, начиная с частоты F₁ и кончая частотой F_N, минимальное расстояние между опрашивающими импульсами (период опроса) равно 4·М·τ, а минимальная величина τ определяется из соотношения:

τ=(1,5·N)/ΔF,

где ΔF - полоса частот, выделенная для системы.

На фиг.1 показана структурная схема системы в соответствии с изобретением. Система содержит приемо-передатчик 1 с антенной 2, ЛЗ на ПАВ 3, в которых антенны 4 соединены с приемо-передающими ВШП 5 и в которых отражательные ВШП 6 расположены на различных расстояниях. Каждые М ЛЗ 3 с различными расстояниями между ВШП объединены в N групп.

Система работает следующим образом. Приемо-передатчик 1 посылает через антенну 2 на все N групп опрашивающий радиоимпульс с частотой заполнения, равной F₁, и длительностью τ. Эти импульсы отражаются только от той группы ЛЗ 3, чьи центральные частоты совпадают с частотой заполнения опрашивающего импульса. Так как задержки во всех ЛЗ разные и расстояние между отражателями отличается на величину l=τV_ПАВ, то от данной группы ЛЗ отраженные импульсы будут представлять собой последовательность М неперекрывающихся импульсов, причем номер импульса в последовательности будет соответствовать номеру ЛЗ в группе, если принять за первую ЛЗ с минимальной задержкой. После посылки импульса для первой группы приемо-передатчик через время 4·М·τ посылается считывающий импульс с частотой заполнения, соответствующей второй группе ЛЗ. Этого времени вполне достаточно, чтобы принять отраженную последовательность импульсов от предыдущего импульса, так как ее длительность равна 2·М·τ. Далее через время 4·М·τ посылается считывающий импульс для третьей группы и т.д. до тех пор, пока все группы не будут опрошены. По отсутствию какого-либо импульса в последовательности отраженных от группы импульсов можно определить номер ЛЗ в группе, а по номеру группы конкретную отсутствующую ЛЗ, т.е. осуществить наличие объекта или его отсутствие (осуществить идентификацию), к которому прикреплена данная ЛЗ.

Пример выполнения. Блок схема приемо-передатчика 1 показана на фиг.2. Управляющее устройство 7 формирует опрашивающий импульс для первой группы ЛЗ с помощью синтезатора частот 8 и генератора импульсов 9 и подсоединяет с помощью антенного переключателя 10 антенну 2 к генератору 9. Антенна 2 излучает радиоимпульс для первой группы ЛЗ 3. После передачи этого импульса через время 2·М·τ антенный переключатель 10 подключает антенну 2 к приемнику с детектором 11 по команде управляющего устройства на время 2·М·τ. Происходит прием отраженной последовательности и детектирование импульсов в приемнике с детектором 11. Далее продетектированные импульсы поступают на решающее устройство 12, которое формирует прямоугольные видеоимпульсы, а затем на устройство счета импульсов 13, которое определяет номер импульса, который может отсутствовать, и подает сигнал на аварийное устройство сигнализации 14.

При длительности считывающего импульса 100 нс полоса пропускания равна 10 МГц. Тогда с при N=10 полоса частот системы равна ΔF=15 Δf, т.е. 10·15=150 МГц. Максимальная длина ЛЗ при М=20 определится как 100 нс·20=2000 нс=2 мкс. При скорости ПАВ в ниобате лития YX/128° срезе, равной 3980 м/с, длина ЛЗ составит 16 мм (с учетом ВШП 2 и ВШП 3 и акустопоглотителей).

Система радиочастотной идентификации, содержащая приемопередатчик с антенной и N групп линий задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ), представляющих радиочастотные метки, каждая линия задержки (ЛЗ) имеет приемопередающие встречно-штыревые преобразователи (ВШП), соединенные с антенной, и отражательные ВШП, отличающаяся тем, что N групп линий задержки выполнены с возможностью отражения от них разных центральных частот Fn, внутри каждой из N групп линий задержек имеется М линий задержек (ЛЗ) на одну и ту же центральную частоту, каждая линия задержки имеет один отражающий ВШП, расположенный в разных ЛЗ на разных расстояниях, отличающихся друг от друга на одну и туже величину l=τV_ПАВ, V_ПАВ - скорость ПАВ, расстояние между центральными частотами линий задержек, находящихся в разных группах выбирается равным ΔF/М, а полоса пропускания каждой ЛЗ равна ΔF/(1,5·N), приемопередатчик производит периодический опрос меток радиоимпульсами длительностью т и частотой заполнения равной F_n последовательно, начиная с частоты Fi и кончая частотой F_N, минимальное расстояние между опрашивающими импульсами, период опроса, равно 2·М·τ, а минимальная величина т определяется из соотношения

τ=(1,5·N)/ΔF,

где ΔF - полоса частот, выделенная для системы.