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基于声表面波传感的无线标签识别系统设计解析
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2017-10-31
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1. 引言
在现代信息社会中，目标辨识已经得到了广泛的应用。例如超市中货物的识别、图书馆中书刊的识别、银行磁卡等都是目标识别系统应用的实例。尤其是近年来，自动识别方法在许多服务领域、在货物销售与后勤分配方面、在商业部门、在生产企业和材料流通领域、在智能交通管理等方面得到了快速的普及和推广。
在几年前，条形码——纸带在识别系统领域引起了一场革命并得到了广泛的认同与应用。但是随着现代社会的发展，这种技术在越来越多的情况下不能满足人们的需求了。条形码虽然便宜，但它的不足之处在于存储能力小以及不能改写。目前，另一种广泛使用的技术是接触式IC卡（电话IC卡、银行卡），它是将数据存储在一块硅芯片里。然而，在许多情况下，机械触点的接通是不可靠的。特别是对于运动目标或不可触及的目标更显得无能为力。于是研究更好的目标识别技术尤其是非接触识别技术，有了它深刻的现实意义。
近年来，非接触识别已经逐步发展成为一个独立的跨学科的专业领域。这个专业领域与任何传统学科都不相同。它将大量来自完全不同专业领域的技术综合到一起：如高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护和密码学、电信、制造技术和许多专业应用领域。基于声表面波技术的辨识标签由于具有无线、无源、抗干扰能力强与传输距离长等特点，成为当前非接触识别技术中很有特色的一种，具有广泛的市场前景。
在无线电传感系统需要对射频频带宽度的采样数据进行处理，这就要求系统。自从大规模集成技术的得到广泛应用以来，数字信号处理器 （DSP）在功能、处理速度和处理能力方面都取得了划时代的突破 ，并广泛应用在数据通信、信号处理等技术领域中 ，展示了其独特的应用潜力。
本文讨论的无线传感装置就是采用了定点DSP芯片TMS320C6201进行计算和控制，具有高速的数字运算能力和高速的数据通信能力。
2. 工作原理
声表面波无源辨识标签主要由压电基片、叉指换能器、天线和反射极组成。辨识标签工作原理如图1所示。通过带主动式天线的射频信号发射出高频脉冲信号后，辨识标签传感器经由其天线接收，该信号传至叉指换能器，由于基片的逆压电效应，换能器激发出同频的SAW，该SAW沿基片表面传播，到达一系列紧密排列编码的反射栅后，部分能量得以反射回叉指换能器，通过基片的压电效应再次转变成电磁波由天线发射回来，接收系统即可得到一系列编码的高频回波信号（如图2所示），由收发单元接收和信号处理后以辨识不同的目标。
声表面波标签传感器的反射极可看作是条形码般的编码装置，如在反射极区域能布置32条标签条，则回波信号可得到232个状态，可分别表示不同编号的车辆、集装箱、工件、人或动物等目标以供识别。
在现代信息社会中，目标辨识已经得到了广泛的应用。例如超市中货物的识别、图书馆中书刊的识别、银行磁卡等都是目标识别系统应用的实例。尤其是近年来，自动识别方法在许多服务领域、在货物销售与后勤分配方面、在商业部门、在生产企业和材料流通领域、在智能交通管理等方面得到了快速的普及和推广。
在几年前，条形码——纸带在识别系统领域引起了一场革命并得到了广泛的认同与应用。但是随着现代社会的发展，这种技术在越来越多的情况下不能满足人们的需求了。条形码虽然便宜，但它的不足之处在于存储能力小以及不能改写。目前，另一种广泛使用的技术是接触式IC卡（电话IC卡、银行卡），它是将数据存储在一块硅芯片里。然而，在许多情况下，机械触点的接通是不可靠的。特别是对于运动目标或不可触及的目标更显得无能为力。于是研究更好的目标识别技术尤其是非接触识别技术，有了它深刻的现实意义。
近年来，非接触识别已经逐步发展成为一个独立的跨学科的专业领域。这个专业领域与任何传统学科都不相同。它将大量来自完全不同专业领域的技术综合到一起：如高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护和密码学、电信、制造技术和许多专业应用领域。基于声表面波技术的辨识标签由于具有无线、无源、抗干扰能力强与传输距离长等特点，成为当前非接触识别技术中很有特色的一种，具有广泛的市场前景。
在无线电传感系统需要对射频频带宽度的采样数据进行处理，这就要求系统。自从大规模集成技术的得到广泛应用以来，数字信号处理器 （DSP）在功能、处理速度和处理能力方面都取得了划时代的突破 ，并广泛应用在数据通信、信号处理等技术领域中 ，展示了其独特的应用潜力。
本文讨论的无线传感装置就是采用了定点DSP芯片TMS320C6201进行计算和控制，具有高速的数字运算能力和高速的数据通信能力。
2. 工作原理
声表面波无源辨识标签主要由压电基片、叉指换能器、天线和反射极组成。辨识标签工作原理如图1所示。通过带主动式天线的射频信号发射出高频脉冲信号后，辨识标签传感器经由其天线接收，该信号传至叉指换能器，由于基片的逆压电效应，换能器激发出同频的SAW，该SAW沿基片表面传播，到达一系列紧密排列编码的反射栅后，部分能量得以反射回叉指换能器，通过基片的压电效应再次转变成电磁波由天线发射回来，接收系统即可得到一系列编码的高频回波信号（如图2所示），由收发单元接收和信号处理后以辨识不同的目标。
声表面波标签传感器的反射极可看作是条形码般的编码装置，如在反射极区域能布置32条标签条，则回波信号可得到232个状态，可分别表示不同编号的车辆、集装箱、工件、人或动物等目标以供识别。
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