Радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
к меньше, чем отраженные ПАВ, падающие на отражатели от приемо-передающего однонаправленного ВШП. Поэтому отражатели, выполненные в виде ВШП, должны содержать малое число электродов, чтобы коэффициент отражения от них не превышал вышеуказанной величины. Необходимо учитывать, что ПАВ, падающие на следующий отражатель, будут по амплитуде несколько меньше, чем ПАВ, падающие на предыдущий отражатель, так как при каждом отражении часть энергии ПАВ уходит в отраженный сигнал и амплитуда ПАВ по мере распространения в системе отражателей убывает. Следовательно, по мере удаления от приемо-передающего ВШП, амплитуды отраженных ПАВ убывают, а импульсы в отраженной последовательности имеют разную (убывающую) амплитуду. Чтобы этого не происходило, коэффициент отражения уменьшается по мере удаления от приемо-передающего ВШП. Это достигается тем, что отражательные ВШП выполнены из двух одинаковых частей, сдвинутых относительно друг друга на расстояния аi, которое зависит от номера отражателя, отсчитываемого от приемо-передающего ВШП
Зададим шаг изменения величины ?i равным 1,6 мкм исходя из разрешающей способности обычной контактной фотолитографии, которая будет применяться в дальнейшем при кодировании данных непосредственно в процессе изготовления метки. Также подразумевается наличие всех отражателей на подложке, что соответствует двоичному коду: 11111111111111111111. Допустим, что мощность принимаемого меткой сигнала 100 мВт (максимально допустимая мощность передачи сигнала радиочастотного диапазона) без учета потерь на распространения электромагнитной волны в пространстве. При этом учтены все возможные потери, вносимые как самим приемо-передающим ВШП, так и антенной (п 2.3.4). Произведем расчет и занесем полученные значения в таблицу 2.4
Таблица 2.4 Результаты расчета
Номер отражателяЗначение ?i , мкмКоэффициент отражения kiСуммарная амплитуда, мВт03,750,1154,8315,350,1023,7526,950,1023,3938,550,1012,98410,150,12,6511,750,0982,26613,350,0952714,950,0931,67816,550,091,43918,150,0861,211019,750,0821,031121,350,0780,851222,950,0740,711324,550,0690,591426,120,0630,481527,750,0580,381629,350,0520,291730,950,0460,221832,550,0390,161934,150,0320,11
Из таблицы 2.4 видно, что коэффициент отражения, как и сам сигнал практически линейно уменьшается по мере распространения от приемо-передающего ВШП.
2.2.4 Конструкция метки
На рисунке 2.9 изображена конструкция предлагаемой метки на ПАВ.
Рисунок 2.9 Конструкция РЧИД-метки на ПАВ
2.2.5 Кодирование данных
Определим минимальную длительность считывания импульса:
?и. мин=1/?f=1/27*106=37 (нс).
Расстояние между отраженными импульсами должно быть равно удвоенной длительности считывающего импульса (74 нс), что позволяет легко различить отраженные импульсы на импульсном отклике от радиочастотной метки:
R=VПАВ* 2?и. мин =3409.52*74*10-9=252,3(мкм)
Возьмем наиболее простой способ кодировки данный включением-выключением импульса. В этом случае наличие отражателя на заданном фиксированном промежутке будет восприниматься как 1, отсутствие как 0. Покажем также возможность одновременного опроса нескольких меток при передвижении массива отражателей на расстояние от 1 до 10 мм. Изобразим это в виде диаграммы, представленной на рисунке 2.10.
Рисунок 2.10 временная диаграмма положения отражателей при перемещении массива относительно приемо-передающего ВШП
Таким образом, как видно из диаграммы, имеется возможность исключить наложения сигналов перемещением массива отражателей относительно приемо-передающего ВШП при одновременном опросе сразу нескольких меток.
2.2.6 Определение габаритных размеров проектируемой метки
Определяем длину звукопровода [15].
Lд = Lвх + Lотр + L1 + 2L2
где Lвх длина входного преобразователя; Lотр длина массива отражателей; L1 = 1тАж10 мм расстояние между приемо-передающим ВШП и первым отражателем массива; L2 = 5тАж10 мм расстояние между крайним электродом преобразователя и торцевой гранью звукопровода.
Длина входного преобразователя:
Lвх = 17*18/16 ? +16*10/16?=71,72+37,5=109,22(мкм).
Длина массива отаражателей:
Lотр=?ai+(20-1)R=5172,67(мкм).
Тогда:
Lдmax=109,22+5172,67+10000+5000=20282 мкм?20,3(мм).
Ширина звукопровода, мм:
Lш = Wвх + 2(L3 + L4)=0,3+2(5+0,00093)=10,3.
где L3 = 5тАж10 мм расстояние между общей шиной решетки преобразователя и продольной гранью звукопровода; L4 = 2d ширина общей шины решетки преобразователя.
Толщина звукопровода выбирается около 20? для уменьшения влияния объемных волн. В нашем случае толщина звукопровода составляет 75 мкм.
- Технологические этапы изготовления РЧИД-метки на ПАВ
2.3.1 Стадия предварительной обработки поверхности подложек
При шлифовке рабочей поверхности звукопроводов используется асимптотический метод, т.е. последовательная обработка все более мелкими корундовыми шлифпорошками. Шлифовка начинается порошками №25 и №3, а затем микропорошками М20, М10 и М5. Это позволяет получить чистоту поверхности около 10 и глубину нарушенного слоя монокристалла 5-7 мкм [16].
Обработка звукопроводов диаметром 76 мм производится свободным абразивом по групповому методу на шлифовальном станке планетарного типа. Во время процесса возможен также активный контроль толщины посредством измерения интенсивности пьезошумов.
Полировка рабочей по