声表面波标签工作原理及应用
声表面波传感器的原理及应用综述
谐振型声表面波传感 器将 ＩＤＴ置 于 ２个全反 射的反射 栅间。激励的声表 面波 的频 率与谐 振器 频率 相 等时 ，声表 面波 在反 射栅 间 形成 驻波 ，反射 栅 反射 的能 量 达到 最大 。 外部激励信号 加载 在输 入 ＩＤＴ上 ，ＩＤＴ将 电信 号转 换为 声 表面波 ，声表面波沿压 电晶体表 面向两边传 播 ，经两侧 反射 栅反射叠加 由输 出 ＩＤＴ输 出 ，最终实现声／电转换 。
２０１８年 第 ３７卷 第 ４期
。 、
综述与评论 （Ｉ
ｓ ｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ） ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－９７８７（２０１８）０４－０００１－－０４
声 表 面 波传 感 器 的原 理 及 应 用 综 述
潘 小山 ，刘芮彤 ，王 琴 ，李功燕
（１．中国科 学院 微电子研究所 。北京 朝 阳 １０００２９； ２．国网辽宁省电力有 限公司 电力科学研 究院 ，辽宁 沈 阳 １１０００６）
摘 要 ：详 细论 述了声表面波传感器 的工作模式 、工作原理 ；结合 目前声表 面波传感 器的发展 状况 ，详细 论述 了声表 面波在智 能变电站 、电力设 备 、列车 、湿度检测以及在复杂多变环境 中的应用 ；对声表面波传感 器 的发 展 给 出 了展 望 。 关键词 ：声表面 波 ；传感器 ；工作原理 ；应 用 中图分 类号 ：ＴＰ２１２．９ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ：１０００－９７８７（２０１８）０４－０００１－０４
声表面波基础知识
• 可以将一个δ脉冲展宽 ，或者将展宽的信号压缩，解决信号探 测的距离与分辨率的矛盾
– 卷积器
• 声表面波非线形效应的很好应用。
• 声表面波的新的应用领域
– 标签
• 与IC 的RFID相比，具有无源，没有功耗，探测距离 远等特点
– 声表马达
• 完全不同于传统的电磁驱动，在极微小的领域运用。
SHOULDER
SAW
多媒体用的中频滤波器 2. 1 伴音滤波器典型特性曲线
以AF389A14Dc为例
一般在晶片的两端还涂有吸声材料，以吸收端面反射的声表面波。
如果改变IDT指条的长度，那么连 接不同汇流条的相邻指条的重叠 长度也发生改变，称为对叉指换 能器的加权。 采用不同的加权方式就能得到不 同的声表面波滤波器的特性。 电视中频滤波器是声表面波滤波 器中最经典，最具特色的滤波器 之一，一般是由一个等指长的宽 带换能器和一个加权换能器组成。 这种滤波器设计的关键是设计加 权换能器，也就是说关键是指条 的重叠区域（包络线以内的部分）
IDT of SHOULDER BF36A8Dc
The outline sketch of two input IDT’s
Compare BF36A8Dc with E X6874D
Frequency response
Group delay
4-2. VF389A1Dc VS K3953D Input IDT of E K3953D
切指加全换能器的特点是加权灵活，精度高，缺点是由于指条长度的不等的， 为了使发射换能器的信号能够都被接收换能器有效接收，接收换能器的指条 长度一般情况下都要大于或等于发射换能器的声孔径，所以，通常情况下， 一个换能器采用切指加权，而另一个换能器采用等指长的宽带换能器（非加 权）。 为了提高滤波器的矩形系数和阻带抑制，需要将两个换能器都进行加权。 多条耦合器能很好地解决这个问题。 多条耦合器是有很多周期排列的金属条组成的，它能将声表面波从一个传输 路径耦合到另一个路径，而其他模式的波不能耦合，所以对体波具有很好的 抑制作用。
声表面波标签的振幅检测方法与阅读器设计
ｘ） ｓ） ｎ） 【（＋ ］ Ｓｃ ｔｔｉ （ ＝（ ＋ （＝Ｆｆ ａ ＯＣ —ｌ ）ｎ ｔ ｔ ｔ ／ ） Ｃ ｔ ｓ ｓ ， ｃ Ｏ （
把 上 式 表 示 成 正 交 形 式 可 得
（ ６ ）
（ ７ ）
ｘｔ＝ Ａ ）ｏ ｆ ｎ（ ｓ ｆ Ｐ （ ｃｓ ｆ （ 】 （ ｘ ｔ ｓ — ｓ ）ｉ ） ｃ ｔ ｎ ＝ ｘ ）ｏ［ ） ｔ （ ＋ ｆ ）
其 各 分 ＝ ｘｔ （ ｐｔ ｆ￣） ｆ ） （＋ ）
ｎ ） ｃ
（） ３
（ ＝ ．ｔ ｏ Ａ ） Ｈ（ ＝ ． ）ｉ ｆ ｐ （ ｃｓ，ｔ ｓ ） ｐ （ ｓ ） ） ｇ ， ｆ ｔ ｎ
ｓｔ＝ａ ｏ ， （ ） ｃｓ
（） ４
（） ５
阅读 器发射 的查询 信号是 以 ｆ ＝ ／ 兀 中心频率 ，带 宽为 （ ＜ ） ｃ ２ 为 曰＜ 的高频限带 信号 ，可表示 为
能 的决 定性 因素 。根 据标 签 回波信 号 的特 点 ，结合 回波信 号 的判 决条件 ，给 出了常振 幅下 声表 面 波标 签 回波 信号 的检测 系统 结构 。通过 对检测 概率 的分析 ，得 出在 大信噪 比条件 下 ，信 号加 噪声 的相位 主要 集 中在 信 号的相位 值 附近。在 理论 分析 的基础 上 ，设 计 了振 幅检 测 型的标 签 阅读器 。
声 表 面 波 标 签 的 振 幅 检 测 方 法 与 阅读 器 设 计
李庆 亮 ，姜 俊侠 、
声表面波简介
声表面波简介声表面波技术是六十年代末期才发展起来的一门新兴科学技术，它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。
由于声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍，而且在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此，用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。
同时，由于声表面波器件在甚高频和超高频波段内以十分简单的方式提供了其它方法不易得到的信号处理功能，因此，声表面波技术在雷达、通信和电子对抗中得到了广泛的应用。
声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。
早在九十多年前，人们就对这种波进行了研究。
1885 年，瑞利根据对地震波的研究，从理论上阐明了在各向同性固体表面上弹性波的特性。
但由于当时的科学技术水平所限，这种弹性表面波一直没有得到实际上的应用。
直到六十年代，由于半导体平面工艺以及激光技术的发展，出现了大量人造压电材料为声表面波技术的发展提供了必要的物质和技术基础。
1949 年，美国贝尔电话实验室发现了LiNbO3单晶。
1964 年产发表了激发弹性表面波平面结构换邹器的专利。
特别应该指出的是，1965 年，怀特（R . M.white）和沃尔特默（F.W.voltmer ）在应用物理杂志上发表了题为“一种新型表面波声－电换能器― 叉指换能器”的论文，从而取得了声表面波技术的关键性突破。
声表面波器件的基本结构和工作原理声表面波器件是在压电基片上制作两个声一电换能器―叉指换能器。
所谓叉指换能器，就是在压电基片表面上形成形状像两只手的手指交叉状的金属图案，它的作用是实现声一电换能。
声表面波器件的工作原理是，基片左端的换能器（输入换能器）通过逆压电效应将愉入的电信号转变成声信号，此声信号沿基片表面传播，最终由基片右边的换能器（输出换能器）将声信号转变成电信号输出。
整个声表面波器件的功能是通过对在压电基片上传播的声信号进行各种处理，并利用声一电换能器的待性来完成的。
声表面波技术有如下的特点：第一，声表面波具有极低的传播速度和极短的波长，它们各自比相应的电磁波的传播速度的波长小十万倍。
声表面波标签特点的重新说明
声表面波标签特点的重新说明标题：重新说明声表面波标签的特点简介：声表面波标签是一种集成电路芯片，适用于物联网、电子支付和访问控制等领域。
它利用声表面波技术实现数据的无线传输和身份验证功能。
本文将重新说明声表面波标签的特点，包括其工作原理、应用领域、安全性、成本效益和局限性。
引言：声表面波标签是一种基于声表面波技术的无线识别标签，通过接收和发送声表面波信号，实现数据的无线传输和身份验证。
与传统的RFID 技术相比，声表面波标签具有许多独特的特点和优势。
在本文中，我们将重新说明声表面波标签的主要特点。
一、工作原理：声表面波标签利用声表面波技术，将数据编码成声表面波信号，并通过射频信号的反射和接收来实现数据的传输和身份验证。
声表面波标签在接收到射频信号后，通过发射声表面波信号，与读取设备进行通信。
这种工作原理使得声表面波标签可以实现远距离的无线传输和高速数据传输。
二、应用领域：声表面波标签广泛应用于物联网、电子支付和访问控制等领域。
在物联网领域，声表面波标签可以用于实现智能家居、智能工厂和智能物流等领域的设备连接和数据传输。
在电子支付领域，声表面波标签可以用于实现移动支付和无接触式支付。
在访问控制领域，声表面波标签可以用于实现智能门禁系统和身份验证。
三、安全性：声表面波标签在数据传输和身份验证方面具有高安全性。
声表面波信号的传输受到物理限制，难以被窃听或干扰。
此外，声表面波标签还可以使用加密算法和身份验证协议，提高数据的安全性和可靠性。
四、成本效益：声表面波标签的生产成本相对较低，可以大规模生产和应用。
与其他无线识别技术相比，声表面波标签具有更低的生产成本和更高的性能。
这使得声表面波标签在各个领域的应用更加具有成本效益。
五、局限性：声表面波标签的局限性在于其传输距离相对较短，并且对环境干扰敏感。
此外，由于声表面波信号的传输特性，声表面波标签在复杂环境下的性能可能受到一定限制。
总结：声表面波标签是一种基于声表面波技术的无线识别标签，具有工作原理简单、应用领域广泛、安全性高、成本效益高等特点。
最新声表面波器件原理及其应用1.教学讲义PPT
声表面波器件原理
发现：1885年瑞利，也称瑞利波 表面波：在任何材料或切向上普遍
存在 应用：地震、勘探、探伤
压电效应
▪ 受到压力产生电荷
F
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－
声表器件的基本结构
汇流条
屏蔽条
叉指换能器
晶体抛光面 晶体背面打毛或刻沟槽488
3000
3992
3295
3158
2500
2000 YZ铌酸锂 128铌酸锂 112钽酸锂 ST石英
声速
常用压电晶体的参数－机电耦合系数
6.00% 5.00%
4.80%
5.40%
4.00%
3.00%
2.00%
1.00%
0.75%
0.00% YZ铌酸锂 128铌酸锂 112钽酸锂
KFRD-70F0/Y(00).DK.01 KFRD-35F0/Y(00).DK.01
积聚 积聚
长配管Q4机主控板 室内
KFRD-70Q4/YC.DK.02 KFRD-120Q4/SYC.DK.02
锐钜 锐钜
U系列
常规配管Q4机主控板
KFRD-120Q4/SYO.DK.02 KFRD-70Q4/Y0.DK.02 KFR-50Q4/Y0.DK-01
锐钜/积聚 锐钜/积聚 锐钜/积聚
KFRD-120Q4/SY-B(00).DK.01
锐钜/积聚
U系列双能源室内主控板
KFW-50F3/Y(00).DK.01 KFRW-70F3/Y(00).DK.01
锐钜 锐钜
U系列长配管室外主控板
KFR-120W/SC.DK.01.01
锐钜
声表面波标签工作原理及应用
声表面波标签1、声表面波射频标签声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波，其声速仅为电磁波速的十万分之一，传播衰耗很小。
2、声表面波射频标签的工作原理SAW标签采用反射调制方式完成射频标签信息向阅读器的传送，主要由压电基片、叉指换能器、反射栅和天线组成，在压电基片上以平面电极结构制作叉指换能器和反射栅。
声表面波标签通过天线接收到高频脉冲信号，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，部分能量可以反射到叉指换能器，通过基片的压电效应再次转变成电磁波由天线发射回来。
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，那么阅读器接收到的反射高频电脉冲串就带有该物品的特定编码。
通过解调与处理，达到识别标签的目的。
3、声表面波射频标签的应用在各式各样的电子产品及无线通讯产品中，都会牵涉到信号的接收与发射。
为了确保信号的质量，在系统设计时，会使用到数量不一的滤波器。
滤波器的种类很多，有陶瓷滤波器、LC滤波器等，各依所对应之频率范围、频率响应特性、价格之不同而在使用上有所分别。
SAW滤波器是利用电磁波与声波的特性进行传播的。
表面声波是一种独特的机械波，它沿着晶体表面行进时，在垂直晶体表面的方向，能量会以指数形式衰减（就是说衰减非常非常快），而当其深入超过一个波长深度时，能量密度则降为在表面时的十分之一，因此这种波在晶体表面行进时，最主要的优点就是能量能够集中于表层。
这种独特的性质，使得声表面波元件可以很容易地运用其所携带之能量。
早期应用雷达、广播作为六十年代末期（85后父母一代哦）才发展起来的一门新兴科学技术，声表面波技术是声学和电子学相结合的一门边缘学科。
由于声表面波的传播速度是电磁波的十万分之一（最快的飞机1000Km/h，它的1/100000是10m/h，比蜗牛似乎快一点？），在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此，用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。
声表面波标签的特点
声表面波标签的特点声表面波标签（Surface Acoustic Wave Tags，SAW标签）是一种无源无源电子标签，它利用声表面波技术实现数据的传输和存储。
它具有许多独特的特点，使其在各个领域广泛应用。
本文将深入探讨声表面波标签的特点，并分享对其的观点和理解。
一、声表面波标签的基本原理声表面波标签的基本原理是利用声表面波传感器和反射器实现数据的传输。
当读写设备中的射频场与标签中的天线共振时，数据被通过声表面波传感器转化为声表面波信号，并在反射器中反射回来。
读写设备通过解码声表面波信号来获取数据，并实现对标签的读写操作。
二、声表面波标签的特点1. 高安全性：声表面波标签采用接触式读写方式，相比于其他无源电子标签（如RFID标签），其读写距离更短，减少了无意中被非法读取或克隆的风险，提高了数据的安全性。
2. 高可靠性：声表面波标签的数据传输基于声表面波技术，可以克服传统电磁波通信中的多径效应和多径干扰问题，减少信号的丢失和干扰，提高了数据传输的可靠性。
3. 高读取精度：声表面波标签的传感器具有较高的灵敏度，可以实现高精度的数据读取。
这使得声表面波标签在要求读取精度较高的场景中得到广泛应用，如物流追踪、库存管理等。
4. 高适应性：声表面波标签可以工作在不同频率范围内，具有很强的适应性。
由于其无源无源的特点，不需要电池供电，可以在各种环境下工作并且具有较长的使用寿命。
5. 大容量存储：声表面波标签中的反射器可以根据实际需求设计成各种形式，从而提供不同容量的存储空间。
这使得声表面波标签适用于不同规模和需求的应用场景。
三、对声表面波标签的观点和理解声表面波标签作为一种新兴的无源无源电子标签技术，具有广泛的应用前景。
我对于声表面波标签的特点和优势表示认同。
声表面波标签的高安全性对于一些对数据安全性要求较高的场景具有重要意义。
在金融领域和军事领域，声表面波标签可以有效防止敏感信息被非法读取或篡改，提高数据的安全性。
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声表面波标签
1、声表面波射频标签
声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波，其声速仅为电磁波速的十万分之一，传播衰耗很小。
2、声表面波射频标签的工作原理
SAW标签采用反射调制方式完成射频标签信息向阅读器的传送，主要由压电基片、叉指换能器、反射栅和天线组成，在压电基片上以平面电极结构制作叉指换能器和反射栅。
声表面波标签通过天线接收到高频脉冲信号，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，部分能量可以反射到叉指换能器，通过基片的压电效应再次转变成电磁波由天线发射回来。
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，那么阅读器接收到的反射高频电脉冲串就带有该物品的特定编码。
通过解调与处理，达到识别标签的目的。
3、声表面波射频标签的应用
在各式各样的电子产品及无线通讯产品中，都会牵涉到信号的接收与发射。
为了确保信号的质量，在系统设计时，会使用到数量不一的滤波器。
滤波器的种类很多，有陶瓷滤波器、LC滤波器等，各依所对应之频率范围、频率响应特性、价格之不同而在使用上有所分别。
SAW滤波器是利用电磁波与声波的特性进行传播的。
表面声波是一种独特的机械波，它沿着晶体表面行进时，在垂直晶体表面的方向，能量会以指数形式衰减（就是说衰减非常非常快），而当其深入超过一个波长深度时，能量密度则降为在表面时的十分之一，因此这种波在晶体表面行进时，最主要的优点就是能量能够集中于表层。
这种独特的性质，使得声表面波元件可以很容易地运用其所携带之能量。
早期应用雷达、广播
作为六十年代末期（85后父母一代哦）才发展起来的一门新兴科学技术，声表面波技术是声学和电子学相结合的一门边缘学科。
由于声表面波的传播速度是电磁波的十万分之一（最快的飞机1000Km/h，它的1/100000是10m/h，比蜗牛似乎快一点？），在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此，用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。
同时，由于声表面波器件在甚高频和超高频波段内以十分简单的方式提供了其它方法不易得到
的信号处理功能，因此，声表面波技术在雷达、通信和电子对抗中得到了广泛的应用。
声表面波的应用最早是在军用雷达、广播领域作频率稳定的滤波器之用。
军方的需求推动了SAW技术的发展。
第一个繁荣期彩电
八十年代后期到本世纪初，彩色电视机对SAW器件的大量需求，引导了声表面波器件的一个繁荣期。
回忆一下，最初的彩色电视机价格是不是很贵？为什么呢？因为在当时，一个其中的声表面波器件就
十几块钱——八九十年代的十几块钱不同于现在的十几块钱（同不少人一月的工资是一个量级啊），而且每个彩电里都要用到。
这一下带动了声表行业的发展。
也正是这个原因，声表面波产品的研制生产就不再局限于国内的几个院所了，在迎接市场信息较早并且个体经济发达的江浙一带，许多人也瞄上了它，依靠着国内廉价的劳动力和相对较大的市场需求，这批民营企业迅速发展了起来。
第二个繁荣期通信基站、直放站
九十年代中期到如今，随着2G通信中GSM、CDMA及GPS导航对声表滤波器的大量应用，声表面波器件开始了它的第二个繁荣期。
在这个时期，声表面波技术真正成熟起来，它进入了许多通信领域：无线通信（各类电台）、卫星通信（GPS、北斗）、微波通信（广播）、移动通信（2G、3G、4G基站、直放站，路由、移动终端等），特别是移动通信业务的快速发展，使得声表面波技术在小型化和高频化方面获得了长足的发展。
不过国内厂商由于受制于关键设备和工艺等，目前尚未有国产器件进入移动终端（手机）的应用之中。
在此阶段，成立于中关村高科技园区的北京中讯四方科技股份有限公司，凭借先进的管理模式和严格的质量管理体系，逐渐跻身国内声表面波器件厂商的顶级行列。
经过多年的资源整合，设备引进，打造出了国内一流水平的声表设计、工艺团队和一条高精度声表面波芯片生产线，开始了与国外同类产品的竞争之路。
第三个繁荣期
3、4G时代终端、基础设施
互联网经济快速发展的今天，移动终端产品之一的手机开发出了应有尽有、五花八门的应用，在这些应用的背后，是微电子基础器件和模块的支撑。
对于一个有着重大影响力的国家，我们不能在基础器件上受制于人。
现在，移动通信3、4G时代终端和基础设施对声表器件提出了新需求，国外在声表面波器件小型模块化和新材料方面已经领先我们许多。
所以，下一步，我们该如何应对，已经成为这个时代的课题。
第四个繁荣期作为物联网传感器和标签的广泛应用
通过设计一些特殊结构，声表器件可以测试出物体物理特征的变化，比如温度、压力、扭矩等，还可以测量气体成份，因此可以作为物联网前端采集传感芯片使用。
声表器件也可作为标签使用，由于它是直接通过芯片上的结构来编码，具有不可改写的特点，在一些高端防伪方面有着独特的优势。
再加上声表器件无线无源、又可远距离读取等应用特点，未来它将会随着物联网的逐步铺开，形成更广泛的应用。