[发明专利]IDT/AlN/金刚石多层膜结构的声表面波射频识别标签

说明书

【技术领域】 

本发明属于自动识别技术和信息存储传输技术领域，是一种基于IDT/AlN/金刚石多层膜结构的声表面波射频识别（SAW-   RFID）的标签的设计，其可以应用于代电子学、声学、微电子工艺技术和雷达信号处理技术等的新成就领域。

【背景技术】。 

　射频识别的推广带来了零售、物流等相关产业革命性的变革，而声表面波射频识别(SAW-RFID)技术以声表面波器件为核心的射频识别技术，其克服了传统以IC芯片为核心的射频识别设备的一些缺点，并且具有无源，识别距离远，能识别高速运动的物体等特点，非常适用于车辆不停车收费识别，路标识别，铁路车辆车号识别；以及列车准确停靠控制等系统。 

SAW标签被称为第二代射频标签，由单晶结构的谐振器与标签天线组成，与传统IC标签相比具有很多优势。 

（1） 高频无源SAW标签标签与阅读器相互距离较大时的可靠读取标签信息，可达10米；因此高频无源SAW标签可以代替用电池驱动的高成本有源IC标签。一次准确识别时间约1ms左右。 

（2）克服了读取信号可能被液体和金属阻断的情况，可使用在金属和液体产品上；标签不仅可贴在非金属物体,也可贴在金属物体上。 

（3）标签天线与标签芯片匹配简单，制作工艺成本低； 

（4）具有识别+传感的双重功能，如温度传感器、压力传感器、汽体传感器、扭力矩传感器、角速度传感器(陀螺仪)等。

SAW标签的技术原理如图1所示。SAW标签是由叉指换能器和若干反射器与标签天线组成，换能器的两个汇流条与电子标签的天线相连接。RFID读写器的天线发送高频询问脉冲信号，在SAW标签天线的接收范围内，被接收到的高频脉冲通过叉指换能器转变成声表面波，反射器组对入射表面波部分反射，并返回到叉指换能器，叉指换能器又将反射声脉冲串转变成高频电脉冲串。如果将反射器组按某种特定的规律设计，使其反射信号表示规定的编码信息，那么读写器接收到的反射高频电脉冲串就带有该物品的特定编码，通过读写器解调与处理，达到自动识别的目的。 

但是基于SAW技术的射频标签的技术发展仍然存在两大问题：技术要求和成本问题。 

技术方面：SAW标签需要在达到大容量、低辐射、高速度的同时实现器件的小型化。SAW标签的编码延迟一般不能超过2至4μs，如果我们需要制作一个32 ~128位的数据容量的标签，就需要16~64MHz的带宽。而这样的带宽要求只有在标签频率达到2.45GHz或者更高频率才能获得。因此技术层面上，首先是要求标签向高频率、大带宽方向发展，开发超高频或者微波波段（2.45GHz、5.8GHz）的声表面波标签。 

成本问题：高频率声表面波标签的成本问题是制约声表面波标签发展的一个主要问题。由声表面波的基本原理，我们可以知道： 

SAW器件中心频率F=V/λ,V表示材料中的SAW相速度,而V= ,所以F= /λ,  这里，E、ρ 和λ分别表示材料的弹性模量、材料的质量密度和声波的波长，波长λ由叉指换能器（IDT）电极宽度d决定，λ=4d。

想要获得高频率的标签，就必须通过提高声表面波的波速或减小电极宽度来实现。由上面的介绍可以看出，减小电极宽度必须使用高性能的光刻设备，是以牺牲标签的制造成本作为代价的，显然不可取，本发明就是针对技术和成本问题进行解决，采用多层膜结构的SAW标签可以有效的提高标签容量，且多层膜结构在相同标签的识别频率下其叉指的电极宽度较宽，因此再采用刻蚀技术制作叉指是可以有效的降低标签成本。 

【发明内容】 

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提供一种基于IDT/AlN/金刚石多层膜结构的声表面波射频识别标签。 

为实现上述发明目的，本发明公开了一种IDT/AlN/金刚石多层膜结构声表面波射频识别（SAW-RFID）标签，包括单端口谐振器与倒F天线，其特征在于所述单端口谐振器采用IDT/AlN/金刚石多层膜结构形式。该结构谐振器的特点是在叉指宽度相同的情况下，能够获得比传统压电单晶或压电陶瓷基片高3～5倍的中心频率。