宽温度范围声表面波标签温度补偿的研究.pdf

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1、第36卷第5期压电与声光Vo1．36NO．52014住1oNPIEZOEIECTRICS8LAC0UST00PTICS0ct．2014文章编号：1004—2474(2014)05～0709—04宽温度范围声表面波标签温度补偿的研究王晓伟，韩韬(上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240)摘要：大容量延迟线型声表面波(SAW)标签除需利一Tm2昀i用-回一波时～一延，还一～一需一妇恤～一利一～用一回一_一～委一波～一㈣一的载一～．一薹一波～一_一萋相一如～位一进行编码，而回波载波相位会受温度的影响而发生变化。在实际应

2、用中必须对回波相位进行温度补偿。因此，该文提出了一种基于3根标准温度反射栅的设计及实际温度补偿过程中温度补偿系数的确定方法，并讨论了相位测量误差对温度补偿适用范围及温度补偿精度的影响。关键词：声表面波(sAw)；射频识别；延迟线；测量误差；温度补偿中图分类号：TN65；TB556文献标识码：A．d一一一似～～一～一一一一0引言恤=l¨～延迟线型SAWRFID温度补偿法是设置温度声表面波射频识别技术(SAWRFID)具有纯无：三}呻补偿参考反射栅。参考反射栅的数目一方面不能源、读取速度快，成本低，高低温性能好等特点。多，否则将

3、严重影响编码容量；另一方面，只设置一SAW标签可用许多方式进行编码，现阶段SAW标个标准间隔的2条参考反射栅不仅限制了标签有效签产品通常仅采用回波时延进行编码[1j。为提高工作范围，且影响了相位补偿精度。本文在考虑阅SAW标签的编码容量，除需利用回波时延，还需利读器相位测量精度的前提下，分析了参考反射栅设用回波载波相位进行编码L2]。但当温度变化时，回计与温度补偿范围及精度进行了深入分析，实验设波的载波相位会随温度而变化[3]。由于温度引起的计了一种利用3根标准温度反射栅，进行180。C温相位变化将给系统解码造成很大困难，如

4、果标签相度补偿的SAWRFID。位的温度漂移与测量误差叠加而成的综合相位误差超过标签设计时各槽位之问允许的相位误差范围，1温度补偿原理及温度补偿反射栅设计则标签解码就会出错l4]。这将影响大容量SAW1．1温度补偿原理RFID的鲁棒性及有效工作温度范围。所以在实际在不同温度下，SAW在基片表面上传输的波应用中，必须对SAw的载波相位进行温度补偿。速不同，标准温度下设计的传输时延必然会在未收稿日期：2013-1202基金项目：国家自然科学基金资助项目(11174205)；教育部新世纪人才计划基金资助项目(NCET一12-035

5、7)；博士点基金资助项目(SRFDP一20120073110021)作者简介：王晓伟(1989)，男，福建仙游人，硕士生，主要从事声表面波标签研究。通信作者：韩韬，教授，博士生导师。E—mail：than@sjtu．edu．cn。710压电与声光知工作环境下发生变化。回波脉冲载波相位为用范围的影响可推出，采用单一相延时间隔。设一27【／r(1)计无法实现对温度补偿精度及适用温度范围的同时式中为载波频率。提升。针对这一矛盾不难想到，若采用合理的多相为消除无线信道长度对于标签温度传感参数测延时间隔设计，则可解决温度补偿精度及适用

6、温度量的负面效应，实际通常采用第i根反射栅与第J范围的同时优化。根反射栅相延时间隔，来对标签温度补偿系数值1．2温度补偿反射栅设计实现高精度测量，即由于制造工艺及阅读器性能的限制，反射栅之间的间隔。的最小值受限，为得到较小的参考相一≠一27rfc(rj一)一27c_厂(2)延时间隔，采用3根温度补偿反射栅设计，以2个相式中为第i根反射栅与第J根反射栅的时延。延时间隔之差作为参考相延时间隔构造出能适用于温度变化时，反射栅相延时问隔将发生变化，根较宽温度范围的温度补偿结构。据文献[6]可得西与当前环境温度T的关系为3根反射栅的相

7、延时间隔分别为。、。。⋯===[1+TCD(T—T。)]一，以一。作为参考相延时间隔。由式(4)可得(1+TCD‘AT)(3)F。(△T)一1+血(6)式中：T为标准温度；。为标准温度下的相延时问23，012t0隔；△T为温度变化量；TCD为延时温度系数。此时，由于分母z一。较o小，而分子△z。一由式(3)可得△：的误差较△的误差大，所以F。(AT)的误F(AT)一l+T(D·△T一／。一差较大。1+△，／，。(4)为保证温度补偿系数的精度，需将有较宽适用即在△T下，与其标准状态下设计的相延时间隔温度范围的F。(AT)与具有

8、较高温度补偿精度的成正比，且为常量，定义该比例为温度补偿系数F(△T)及F。(△丁)结合起来。F(AT)。因此，可以对某一段设计。为参考，测量假设设计温度补偿的适用温度范围为R，可通其在未知温度下的相延时间隔变化量△然后通过对。和z的参数设计，使z。，c一。足够小过式(4)求得F(△T)，