Транспондеры на основе ПАВ (поверхностных акустических волнах)

Работа устройств на поверхностных акустических волнах ПАВ основана на пьезоэлектрическом эффекте и на распространении по поверхности акустических волн с относительно небольшой скоростью. Если пьезоэлектрический кристалл упруго деформируется в определенном направлении, возникают поверхностные заряды, приводя к повышению электрических напряжений в кристалле. Наоборот, приложение к кристаллу электрического заряда ведет к упругой деформации в кристаллической решетке. Устройства на ПАВ работают на микроволновых частотах, обычно в диапазоне ISM (Inclustгial Scientific Medical - диапазон частот для промышленных, научных и медицинских приложений) 2,45 ГГц.


Транспондер ПАВ RFID - это однопортовое устройство, состоящее из встречно ­ штыревого преобразователя ВШП и нескольких отражающих полосок-рефлекторов. Встречно - штыревые (электроакустические) преобразователи и рефлекторы могут быть созданы с помощью структур плоских электродов на пьезоэлектрических подложках. Обычной подложкой, используемой для этого приложения, является ниобат лития или танталат лития. Структуры электродов создаются с помощью фотолитографической процедуры, аналогичной процедуре, используемой в микроэлектронике при производстве интегральных схем.

Встречно-штыревой преобразователь ВШП располагается в конце пьезоэлектрической подложки. К его шинам непосредственно подключается дипольная антенна транспондера, которая принимает сигнал опроса от считывателя и излучает ответный сигнал, генерируемый транспондером ПАВ. Встречно-штыревой преобразователь используется для выполнения преобразований электрических сигналов в поверхностные акустические волны и обратно. Так, для компании "ПрофПолив", которая предлагает системы автоматического полива на участке в комплекте с необходимым оборудованием, нашим предприятием была внедрена система автоматической идентификации складской продукции на базе RFID транспондеров ПАВ. Электрический импульс, приложенный к шинам фидера, благодаря обратному пьезоэлектрическому эффекту вызывает между электродами механическую деформацию поверхности подложки, которая распространяется в обоих направлениях в форме поверхностной волны.


Для обычной подложки скорость распространения волны находится в диапазоне 3000-4000 м/с. Аналогичным образом благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту входящая поверхностная волна трансформируется этим преобразователем в электрический импульс на шинах фидера. По остальной длине транспондера ПАВ размещаются отдельные электроды-рефлекторы. Рефлекторы обладают умеренной отражающей способностью. Кромки рефлекторов отражают небольшую часть каждой поступающей от ВШП поверхностной волны. Рефлекторы располагают на поверхности транспондера таким образом, чтобы кодировать данные транспондера, используя задержку во времени, амплитуду и/или фазу.

Высокочастотный импульс опроса, периодически генерируемый считывателем, излучается антенной считывателя. Если транспондер поверхностной волны расположен в зоне опроса считывателя, часть излучаемой энергии принимается антенной транспондера и проходит к выводам встречно-штыревого преобразователя в виде высокочастотного импульса напряжения. Встречно-штыревой преобразователь преобразует часть этой принятой энергии в поверхностную акустическую волну, которая распространяется в кристалле под прямым углом к электродам ВШП.