RU2344437C2

RU2344437C2 - System of radio-frequency identification on surface acoustic waves

Info

Publication number: RU2344437C2
Application number: RU2006134435/09A
Authority: RU
Inventors: н Сергей Александрович Багдасар (RU); Сергей Александрович Багдасарян; н Александр Сергеевич Багдасар (RU); Александр Сергеевич Багдасарян; н Геворк Яковлевич Карапеть (RU); Геворк Яковлевич Карапетьян; Наира Александровна Нефедова (RU); Наира Александровна Нефедова
Original assignee: ООО "Научно-производственное предприятие "Технологии радиочастотной идентификации и связи" (НПП "ТРИиС")
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2009-01-20
Also published as: RU2006134435A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: system of radio frequency identification on surface acoustic waves contains transceiver with an antenna and radio frequency markers on surface acoustic waves, representing delay lines (DL), which have receiving-transmitting inter-digital transducers (IDT), connected to the antenna and reflective receiving-transmitting inter-digital transducers, radio-frequency markers are split into N groups with different central frequencies Fn, inside each of which there is M DL on one and the same central frequency with only one reflecting IDT, situated in different DL at different distances, differing from each other with one and the same value l=τV_SAW>V_SAW - velocity of SAW, the distance between the central frequencies DL, located in different groups are selected equal to ΔF/M, and the bandwidth of each DL is equal to ΔF/(1.5·N), the transceiver carries out periodic scanning of the markers of radio frequency impulses with the width τ and filling frequency equal to Fn consecutively, beginning with the frequency F₁ and ending with the frequency F_N, the minimum distance between the interrogation pulses (scanning period) is equal to 2·M·τ, and the minimum value t is determined from the correlation: τ=(1.5·N)/ΔF, where ΔF - frequency band, obtained for the system.

EFFECT: possibility of simultaneous scanning of several identification devices.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для идентификации и охраны различных объектов.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to identify and protect various objects.

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).Radio frequency identification systems are known which have a transceiver and a radio frequency tag containing a microcircuit, and there is no power source. In these systems, using inductive coupling through an alternating magnetic field, the transmitter provides remote power supply to the microcircuit, which gives a specific code through the same coupling inductance to the receiver recognition device. The disadvantages of this system are a small radius of action (up to a meter), as well as a sufficiently strong signal that provides power to the microcircuit, which can harm an identifiable object (especially if it is an animal or a person).

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.These shortcomings can be eliminated by a radio-frequency identification system containing a transceiver with an antenna and radio-frequency tags on surface acoustic waves, which are delay lines (LH), having transceiver interdigital transducers (IDTs) connected to the antenna, and reflective IDTs. In this system, the interrogating signal emitted by the antenna of the transceiver is received by the antenna connected to the transceiver IDT, then it is converted into SAWs, which are then reflected from the reflective IDT, forming a code sequence, which is converted using the transceiver IDT into an electromagnetic signal and radiated through the antenna to the transceiver. In this case, there is no need to power the microcircuit, therefore, the interrogating signal can be attenuated to values that do not harm the identified object. Identification distance can also be increased by proper selection of operating frequencies and antenna. The disadvantage of this design is the impossibility of simultaneously polling multiple identification devices. Otherwise, when several such identification devices are simultaneously interrogated, the response signals from them will arrive simultaneously and the code sequences will overlap, making it impossible to independently read the code of each device.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании устройства радиочастотной идентификации на ПАВ, лишенного указанного недостатка.The problem to which the invention is directed, is to create a radio frequency identification device for a surfactant devoid of this drawback.

Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается во временном и частотном разделении неперекрывающихся опрашивающих и принятых импульсов.The technical result that the implementation of the invention provides is the time and frequency separation of non-overlapping interrogating and received pulses.

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:This is achieved by the fact that RF tags are divided into N groups with different center frequencies F _n , each of which has M LZ at the same center frequency with only one reflective IDT located in different LZs at different distances, differing from each other by the same value l = τV _SAW , V _SAW - the speed of the SAW, the distance between the central frequencies of the LZ located in different groups is chosen equal to ΔF / N, and the passband of each LZ is ΔF / (1,5 · N), the transmitter transmits periodic polls of radio pulse tags themselves duration τ and carrier frequency equal to F _n, sequentially from the frequency F ₁ and ending with the frequency F _N, interviewers minimum distance between the pulses (polling period) is equal to 4 · M · τ, and a minimum value τ is determined from the relationship:

τ=(1,5·N)/ΔF,τ = (1,5 · N) / ΔF,

где ΔF - полоса частот, выделенная для системы.where ΔF is the frequency band allocated for the system.

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.Figure 1 shows a structural diagram of a system in accordance with the invention. The system contains a transceiver 1 with antenna 2, LZ on SAW 3, in which the antenna 4 is connected to the transceiver IDT 5 and in which the reflective IDT 6 are located at different distances. Each M LZ 3 with different distances between IDTs are combined into N groups.

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.The system operates as follows. The transceiver 1 sends through the antenna 2 to all N groups an interrogating radio pulse with a fill frequency equal to F ₁ and a duration of τ. These pulses are reflected only from that group of LZ 3, whose central frequencies coincide with the filling frequency of the interrogating pulse. Since the delays in all LZs are different and the distance between the reflectors differs by the value l = τV of the _SAW , the reflected pulses from this LZ group will be a sequence of M non-overlapping pulses, and the pulse number in the sequence will correspond to the LZ number in the group, if taken as the first LZ with minimal delay. After sending an impulse to the first group, the transceiver transmits a reading pulse with a filling frequency corresponding to the second LZ group after 4 · M · τ. This time is enough to take the reflected pulse sequence from the previous pulse, since its duration is 2 · M · τ. Then, after a time of 4 · M · τ, a read pulse is sent for the third group, etc. until all groups are interviewed. By the absence of any impulse in the sequence of impulses reflected from the group, it is possible to determine the number of LZ in the group, and by the number of the group a specific missing LZ, i.e. to carry out the presence of the object or its absence (to carry out identification) to which this LZ is attached.

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.Execution example. The block diagram of the transceiver 1 is shown in figure 2. The control device 7 generates a polling pulse for the first group of LZ using a frequency synthesizer 8 and a pulse generator 9 and connects the antenna 2 to the generator 9 using the antenna switch 10. Antenna 2 emits a radio pulse for the first group of LZ 3. After transmitting this pulse through time 2 · M · τ antenna switch 10 connects the antenna 2 to the receiver with the detector 11 at the command of the control device for a time of 2 · M · τ. The reflected sequence is received and the pulses are detected in the receiver with the detector 11. Next, the detected pulses are supplied to the decider 12, which generates rectangular video pulses, and then to the pulse counter 13, which determines the number of the pulse, which may be absent, and sends a signal to the emergency device alarm 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).With a read pulse duration of 100 ns, the passband is 10 MHz. Then, with at N = 10, the system bandwidth is ΔF = 15 Δf, i.e. 10 · 15 = 150 MHz. The maximum length of the spacecraft at M = 20 is defined as 100 ns · 20 = 2000 ns = 2 μs. When the surfactant velocity in the YX / 128 ° lithium niobate slice is 3980 m / s, the length of the laser beam will be 16 mm (taking into account IDT 2 and IDT 3 and acoustic absorbers).

Claims

A radio frequency identification system comprising a transceiver with an antenna and N groups of surface acoustic wave (SAW) delay lines representing radio frequency tags, each delay line (LH) has transceiver interdigital transducers (IDT) connected to the antenna and reflective IDTs, characterized the fact that N groups of delay lines are configured to reflect different central frequencies Fn from them, inside each of the N groups of delay lines there are M delay lines (LH) at the same center frequency, each the delay line has one reflecting IDT located in different LZs at different distances, differing by the same value l = τV _SAW , V _SAW is the speed of the SAW, the distance between the center frequencies of the delay lines in different groups is chosen equal to ΔF / M, and the bandwidth of each LZ is equal to ΔF / (1,5 · N), the transceiver generates periodic polling tags radio pulses of duration t and carrier frequency equal to F _n sequentially from Fi frequency and ending frequency F _N, the minimum distance between the interrogating conductive pulses polling period, equal to 2 · M · τ, and a minimum value of r is determined from the relation
τ = (1,5 · N) / ΔF,
where ΔF is the frequency band allocated for the system.