專利名稱：壓電標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種壓電標(biāo)簽。
標(biāo)簽是能夠附于產(chǎn)品或員工佩帶的便攜設(shè)備。例如，可被用于遠(yuǎn)程識(shí)別產(chǎn)品或從那里接收信息。在很多應(yīng)用中，標(biāo)簽必須是小型的，并能夠在長時(shí)間不用后，例如標(biāo)簽與產(chǎn)品一起被儲(chǔ)藏幾年后，還能夠起作用。
常規(guī)情況下，標(biāo)簽可以是修改和反射由查詢?cè)瓷鋪淼牟樵冚椛涞臒o源設(shè)備。因?yàn)闃?biāo)簽不提供功率增益，通常，它們與查詢?cè)粗g的工作距離限于幾米。
大家知道，有源標(biāo)簽包含一個(gè)諸如微型電池的電源。這種電源的使用壽命有限，尤其是當(dāng)它們需要為其相關(guān)的標(biāo)簽連續(xù)提供電能時(shí)。此外，對(duì)某些應(yīng)用而言，電源可能會(huì)使標(biāo)簽的體積大到令人難以接受，例如標(biāo)簽被做成薄膜條放入圖書館的圖書中的情況。
盡管由入射到標(biāo)簽上的輻射為其供電是可行的，例如，使用裝入標(biāo)簽中的太陽能電池或通過電感將能量從相關(guān)的詢問源耦合到標(biāo)簽，但出于安全的原因，在有些情況下，由于工作距離受限，或者采用太陽能電池由于陰暗的原因，這樣做是不切實(shí)際的。
在本領(lǐng)域中，使用所接收的無線電輻射給電子標(biāo)簽供電是眾所周知的，例如在已出版的專利申請(qǐng)GB 2 306 081A中所公開的內(nèi)容。在該專利申請(qǐng)中，描述了一種為電子標(biāo)簽提供電能的無源電源，該電源包括一個(gè)用于將所接收的無線電頻率輻射轉(zhuǎn)換為最初的電信號(hào)的天線，和一臺(tái)變壓器，該變壓器包含繞組，將最初的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成能夠改變場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)阻抗的第二信號(hào)。在運(yùn)行中，F(xiàn)ET在其漏極處提供第二信號(hào)的準(zhǔn)半波整流形式，通過漏極連接的電容器將其轉(zhuǎn)換為單極信號(hào)，該單極信號(hào)為標(biāo)簽運(yùn)行提供一個(gè)電源電勢(shì)?？梢圆僮麟娫磳⑺邮盏妮椛滢D(zhuǎn)換為單極信號(hào)，使得變壓器運(yùn)行于在天線處所接收的輻射的頻率。變壓器可任選為包括單個(gè)繞組的自耦變壓器。
在已出版的專利申請(qǐng)GB 2 303 767 A中，還公開了一個(gè)用于脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器的電源。所述的電源為轉(zhuǎn)發(fā)器的響應(yīng)電路供電，該電源由所接收的電磁能產(chǎn)生直流電流(d.c.)。該電源包括一個(gè)由整流二極管充電的電容器，該二極管具有一個(gè)特征，使得對(duì)應(yīng)于從其n區(qū)流向p區(qū)的反向電流的反向電阻要低于對(duì)應(yīng)于從其p區(qū)流向其n區(qū)的反向電流的正向電阻。這樣，與常規(guī)二極管相比，該二極管是反向連接的，其陽極與電容器的正極板連接。這種配置使得即使所接收的電磁能比較弱時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)器仍能夠保持其功能?？赏ㄟ^雪崩效應(yīng)或隧道效應(yīng)實(shí)現(xiàn)所需的二極管特性。而且，通過使用多個(gè)具有相關(guān)電容器的二極管提供一個(gè)電壓倍增器，以產(chǎn)生較高的電源電勢(shì)。該電源不使用任何形式的變壓器來增加接收電磁能而產(chǎn)生的信號(hào)的電勢(shì)。
例如在編號(hào)為US 5 828 160和US 5 389 852的美國專利中所描述的，在本領(lǐng)域中，能夠升高電勢(shì)的壓電變壓器也是眾所周知的。當(dāng)升高電勢(shì)時(shí)，通常可以操作這些變壓器，在幾十kHz-300kHz范圍內(nèi)的頻率時(shí)產(chǎn)生諧振。該頻率范圍明顯小于通常查詢電子標(biāo)簽的電磁輻射所用的頻率，如10MHz-30GHz。盡管可以制造在300kHz以上的頻率，例如600kHz的頻率下運(yùn)行壓電變壓器，但成本和制造難度使其對(duì)于諸如電子標(biāo)簽的產(chǎn)品而言，是不具吸引力的。
例如涉及醫(yī)療植入裝置的編號(hào)為5 749 909的美國專利中所公開的，采用壓電設(shè)備的非接觸能量耦合方案在其它技術(shù)領(lǐng)域中是已知的。在該專利中，描述樂一種能量傳輸系統(tǒng)，用于非侵入性地將能量從外部單元傳輸至植入的醫(yī)療裝置，以給醫(yī)療裝置中的電池再充電。由外部單元產(chǎn)生交變磁場(chǎng)同時(shí)植入的醫(yī)療裝置中的壓電裝置響應(yīng)磁通量振動(dòng)產(chǎn)生電壓。電壓被整流并調(diào)節(jié)以向醫(yī)療裝置中的可再充電電池提供充電電流。在這種配置中，通過該裝置的諧振頻率，即約幾十kHz的頻率下的磁通來激勵(lì)壓電設(shè)備。
本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，與由入射到其上的輻射來運(yùn)行的標(biāo)簽的一個(gè)主要問題在于，難于在標(biāo)簽上產(chǎn)生具有足夠幅值的電勢(shì)，來操作裝入其中的半導(dǎo)體集成電路。這樣的電路經(jīng)常需要幾伏的電源電勢(shì)才能運(yùn)行。
本發(fā)明人已設(shè)計(jì)出一種標(biāo)簽，該標(biāo)簽解決了這一主要問題，例如可以利用入射其上的約為10μW的中級(jí)輻射來運(yùn)行。這種中級(jí)輻射幾乎不存在任何健康和安全風(fēng)險(xiǎn)。
按照本發(fā)明的第一方面，提供有一種壓電標(biāo)簽，該標(biāo)簽包括用于接收輸入輻射并產(chǎn)生一相應(yīng)的接收信號(hào)的接收裝置，用于增加接收信號(hào)的電壓幅值以產(chǎn)生電源電勢(shì)的壓電振動(dòng)裝置，和可由電源電勢(shì)供電的電子電路裝置。
本發(fā)明提供優(yōu)點(diǎn)是，振動(dòng)裝置能夠提供電壓放大，由此使標(biāo)簽?zāi)軌蛴扇肷淦渖系妮椛涔╇姟?br> 為說明本發(fā)明，微波頻率實(shí)際上是指1GHz-30GHz范圍內(nèi)的頻率。
有利的是，振動(dòng)裝置包括一個(gè)一次側(cè)和二次側(cè)相互振動(dòng)耦合的壓電變壓器，該變壓器可以通過一次側(cè)接收的信號(hào)的激勵(lì)進(jìn)入振動(dòng)狀態(tài)，并在二次側(cè)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的輸出信號(hào)，來產(chǎn)生電源電勢(shì)。
壓電變壓器提供的優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠是緊湊的、廉價(jià)的，并將信號(hào)電壓幅度從一次側(cè)到二次側(cè)提供一個(gè)顯著增量，該增量接近100倍或更高。
或者，振動(dòng)裝置包括一壓電的雙壓電晶體，該雙壓電晶體可操作可以由接收信號(hào)的激勵(lì)使其振動(dòng)，并產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的輸出信號(hào)，來產(chǎn)生電源電勢(shì)。
再或者，通常振動(dòng)裝置包括硅微型加工的裝置，該裝置包括一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)諧振元件的陣列，每個(gè)元件含有一個(gè)能夠根據(jù)其相關(guān)元件的振動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)元件信號(hào)的相關(guān)壓電轉(zhuǎn)換能器，這些轉(zhuǎn)換器串聯(lián)連接，將其元件信號(hào)累加起來，提供一個(gè)總的輸出，由此產(chǎn)生電源電勢(shì)，可以通過接收的信號(hào)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，將一個(gè)或多個(gè)元件激勵(lì)到振動(dòng)狀態(tài)，并由此產(chǎn)生電源電勢(shì)。
硅裝置提供的優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠大批量生產(chǎn)并且是高度緊湊的，如2mm寬乘2mm長乘0.6mm厚。
有利的是，硅裝置中的諧振元件可以通過諧振產(chǎn)生電源電勢(shì)。諧振操作提供的益處在于裝置中的電壓放大率大于非諧振時(shí)的值。
此外，為獲得更大的電壓放大率，諧振元件安裝在真空環(huán)境中。在真空環(huán)境中運(yùn)行增加諧振元件的品質(zhì)因數(shù)，由此增加由硅裝置提供的電壓放大率。
常規(guī)情況下，標(biāo)簽中的接收裝置含有解調(diào)裝置，用于解調(diào)所接收的輻射中的調(diào)制分量，以產(chǎn)生接收信號(hào)。包括解調(diào)裝置提供了信號(hào)頻率變換的益處，由此使標(biāo)簽?zāi)軌蛟谝粋€(gè)與激勵(lì)振動(dòng)裝置所需的頻率不同的載波頻率下，接收提供功率的輻射。
有利的是，解調(diào)裝置含有用于解調(diào)所接收的輻射以產(chǎn)生接收信號(hào)的零偏置肖特基二極管。零偏置肖特基二極管提供的優(yōu)勢(shì)在于，它與p-n硅結(jié)型二極管相比具有較小的正向?qū)▔航?，由此使?biāo)簽?zāi)軌蛴幂^低等級(jí)的接收輻射功率，例如10μW來工作。
常規(guī)情況下，接收裝置含有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電金屬薄膜偶極子天線，用于接收或/和發(fā)射輻射。這種偶極子天線為批量生產(chǎn)提供了潛在的緊湊和廉價(jià)優(yōu)勢(shì)。
有利的是，標(biāo)簽含有兩個(gè)天線，一個(gè)天線用于產(chǎn)生接收信號(hào)，而裝入響應(yīng)裝置中的另一天線，至少用于發(fā)射和接收輻射中的一種。含有兩個(gè)天線的優(yōu)點(diǎn)在于，在其相應(yīng)的輻射頻率下，可以優(yōu)化每個(gè)天線的功能。通常為了提高緊湊度和降低生產(chǎn)成本，天線為導(dǎo)電金屬薄膜偶極子天線。或者，天線也可以是插接天線或環(huán)形天線。
在標(biāo)簽的一些實(shí)際應(yīng)用中，標(biāo)簽以塊狀例如立方塊的形狀實(shí)現(xiàn)是有利的。該形狀為標(biāo)簽提供增強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，并由此增加其可靠性。
當(dāng)標(biāo)簽為可員工佩帶的或可附于商品上時(shí)，標(biāo)簽為平面型卡片的形狀是方便的。該形狀提供的優(yōu)點(diǎn)在于，標(biāo)簽可具有與現(xiàn)有的平面型卡片例如借貸卡相似的尺寸，由此在一定程度上，提供了與現(xiàn)有的卡片閱讀設(shè)備之間的潛在相容性。
當(dāng)標(biāo)簽以平面型卡形狀實(shí)現(xiàn)時(shí)，它通常含有用于容納接收裝置、振動(dòng)裝置和響應(yīng)裝置的凹槽。這些凹槽為接收裝置和響應(yīng)裝置提供了保護(hù)，由此使標(biāo)簽更堅(jiān)固。
在標(biāo)簽中，電路裝置可包括用于從標(biāo)簽發(fā)射輸出輻射的響應(yīng)裝置，響應(yīng)裝置可由電源電勢(shì)供電。包含響應(yīng)裝置使得在查詢可遠(yuǎn)程識(shí)別標(biāo)簽。
通常，響應(yīng)裝置是一種用來接收輸入到標(biāo)簽的輻射并在響應(yīng)中從標(biāo)簽發(fā)射輸出輻射的轉(zhuǎn)發(fā)器。加入轉(zhuǎn)發(fā)器使標(biāo)簽?zāi)軌蛟跒榧?lì)振動(dòng)裝置而用泛光照射的情況下，有選擇性地響應(yīng)詢問輻射。
有利的是，轉(zhuǎn)發(fā)器可以用一個(gè)可用來單獨(dú)識(shí)別標(biāo)簽的特征碼來調(diào)制輸出的輻射。該碼可使標(biāo)簽被單獨(dú)識(shí)別，對(duì)于標(biāo)簽為員工佩帶并用于識(shí)別其佩帶者的情況，這是非常有利的，例如商業(yè)組織中雇員佩帶的員工身份識(shí)別簽。
當(dāng)利用高頻輻射工作時(shí)，例如在300MHz-1GHz的UHF頻率和1GHz-30GHz的微波頻率下工作時(shí)，標(biāo)簽具有轉(zhuǎn)發(fā)器，包含用于放大輸入輻射以產(chǎn)生輸出輻射的反射放大器。反射放大器提供的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠以相對(duì)低的電流消耗，例如約幾個(gè)微安，提供一個(gè)高增益，例如+10dB至+30dB。
有利地，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器提供顯著的增益時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)器可以工作在偽連續(xù)的模式，并含有一個(gè)延遲線路，用于相對(duì)于輸入輻射的輸出輻射的延遲，由此抵消因反饋在轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)引起的上升導(dǎo)致的自發(fā)振蕩。
標(biāo)簽這樣配置，便于使接收裝置含有第一和第二天線，用于產(chǎn)生接收信號(hào)來激勵(lì)振動(dòng)裝置，第一天線適于響應(yīng)微波輻射而第二天線適于響應(yīng)具有對(duì)應(yīng)于振動(dòng)裝置的諧振頻率的載波頻率的輻射。含有兩個(gè)天線來產(chǎn)生接收信號(hào)所提供的優(yōu)點(diǎn)在于，可由具有多個(gè)可能的載波頻率的輻射為標(biāo)簽供電。
本發(fā)明的第二方面是，提供一種引導(dǎo)車輛沿著一個(gè)路徑達(dá)到目的地的方法，該方法包括的步驟有(a)沿路分布多個(gè)依照第一方面的標(biāo)簽，并為車輛裝備適于用標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的對(duì)方向敏感的查詢?cè)矗?b)通過向標(biāo)簽發(fā)射輻射并從標(biāo)簽接收輻射，由該查詢?cè)床樵儤?biāo)簽，由此確定標(biāo)簽相對(duì)于查詢?cè)吹姆较虿⒂纱舜_定路徑；(c)沿該路徑移動(dòng)車輛；以及(d)重復(fù)步驟(b)和(c)直到車輛到達(dá)目的地。
現(xiàn)在將參照下列附圖，僅借于例子，來描述本發(fā)明的實(shí)施方案，附圖中

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方案的概要；圖2為圖1所示第一實(shí)施方案的外觀圖；圖3為本發(fā)明第二實(shí)施方案的說明；圖4為含有一個(gè)采用環(huán)形天線的簡化電路的本發(fā)明第三實(shí)施方案的說明；圖5為適于用曼徹斯特編碼信號(hào)操作的本發(fā)明第四實(shí)施方案的說明；以及圖6為含有用于發(fā)射和接收輻射的單個(gè)天線的本發(fā)明第五實(shí)施方案的圖解說明。
參看圖1，其中顯示了一種按照本發(fā)明第一實(shí)施方案的壓電標(biāo)簽用10表示。標(biāo)簽10含有多個(gè)部分，即一個(gè)第一偶極子天線，用20表示，并包括在虛線22內(nèi)，一個(gè)第一整流電路，用30表示，并包括在虛線32內(nèi)，一個(gè)壓電變壓器，用40表示，含有一次側(cè)42和二次側(cè)44，一個(gè)第二整流電路，用50表示，并包括在虛線52內(nèi)，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器電路，用60表示，并包括在虛線62內(nèi)。這些部分被合并到一個(gè)外部尺寸為55mm寬，85mm長和1mm厚的塑料卡片中；后面將參考圖2對(duì)其做進(jìn)一步的描述。
轉(zhuǎn)發(fā)器60含有一個(gè)偶極子天線，用64表示，并包括在虛線66內(nèi)，一個(gè)雙向表面聲波(SAW)延遲線路68和一個(gè)反射放大器70。
第一偶極子天線20與第一整流電路30的輸入相連接。電路30包括一個(gè)輸出，連接到變壓器40的一次側(cè)42。其二次側(cè)44連接到第二整流電路50的一個(gè)輸入。第二電路50含有輸出，連接到轉(zhuǎn)發(fā)器60的電源輸入。
現(xiàn)在將概括地說明標(biāo)簽10的運(yùn)行，而后將更為詳細(xì)地說明其組成部分。
天線20從一個(gè)查詢?cè)?未示出)接收入射輻射100。輻射100具有一個(gè)1GHz的載波頻率，通過一個(gè)頻率為300kHz的調(diào)制信號(hào)，將其幅度調(diào)制到50％-100％的調(diào)制深度。此外，輻射100在天線20處具有5mW/m2的功率密度。輻射100耦合到天線20，并在天線20的輸出端T1，T2間產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)Sa；信號(hào)Sa具有一個(gè)1GHz頻率和約為80mV的幅度。信號(hào)Sa傳播至第一電路30，該電路將其解調(diào)并隨后將其濾波以充分除去1MHz以上的信號(hào)分量，產(chǎn)生一個(gè)具有300kHz信號(hào)分量的單極性調(diào)制信號(hào)Sb。變壓器40接收其一次側(cè)端子P1，P2間的信號(hào)Sb。信號(hào)Sb激勵(lì)一次側(cè)和二次側(cè)42，44，產(chǎn)生縱向振動(dòng)模式的300kHz諧振。諧振時(shí)，變壓器40放大在其一次側(cè)42接收的信號(hào)Sb，在二次側(cè)端子S1產(chǎn)生一個(gè)雙極性交流信號(hào)Sc，信號(hào)Sc具有約3伏的幅值。第二電路50接收信號(hào)Sc并將其解調(diào)和濾波，以在電路50的一個(gè)輸出端產(chǎn)生一個(gè)充分平滑的單極性信號(hào)Sd。轉(zhuǎn)發(fā)器60接收信號(hào)Sd并將其用作一個(gè)電源電勢(shì)，為所包含有源電路供電。
變壓器40提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，在諧振時(shí)實(shí)現(xiàn)了從一次側(cè)42至二次側(cè)44的電壓升高變換的功能，由此提供幅值為幾伏的信號(hào)Sd，足以為轉(zhuǎn)發(fā)器60中的有源電子裝置，即反射放大器70供電。盡管變壓器40不能提供功率增益，但它提供了一個(gè)有效的阻抗轉(zhuǎn)換，使第二電路50體現(xiàn)的輸入阻抗與第一電路30體現(xiàn)的輸出阻抗相匹配；由此，從天線20得到的電壓幅值相對(duì)較低而不適于給電路供電的信號(hào)Sa被轉(zhuǎn)換為適于給電路供電的，具有較高電壓，即幾伏的信號(hào)Sd。
轉(zhuǎn)發(fā)器60從查詢?cè)唇邮杖肷溥B續(xù)波輻射102。輻射102具有1.5GHz的載波頻率。為響應(yīng)接收輻射102，天線64在其端子處產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)Se，該信號(hào)傳到延遲線路68，在其中傳播時(shí)得到延遲，在反射放大器70的一個(gè)輸入端提供一個(gè)信號(hào)Sf。放大器70在其輸入/輸出端體現(xiàn)一個(gè)調(diào)制的負(fù)電阻，并由此反射地放大信號(hào)Sf，以產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)制放大信號(hào)Sg。信號(hào)Sg經(jīng)延遲線路68延遲，回傳到天線64，在此被當(dāng)作返回輻射發(fā)射出去。查詢?cè)唇邮赵摲祷剌椛洳⒋_認(rèn)它是被調(diào)制的，由此檢測(cè)到標(biāo)簽10的存在。
標(biāo)簽10提供的好處在于，而不需要標(biāo)簽10含有壽命有限的電源例如為其有源電路供電的電池情況下，標(biāo)簽?zāi)芴峁┱{(diào)制的返回輻射。避免了電池要為標(biāo)簽10提供幾十年或更長的潛在可用壽命的要求。于是，標(biāo)簽10適合附著于將被長期儲(chǔ)存，例如存儲(chǔ)幾年的產(chǎn)品上。
現(xiàn)在將更為詳細(xì)地說明標(biāo)簽10的各組成部分。
天線20是由卡片的一個(gè)主表面上的導(dǎo)電軌跡形成的薄膜偶極子。它被設(shè)計(jì)為在1GHz的輻射頻率下運(yùn)行。天線20的端子T2與卡片上的信號(hào)地線連接，而端子T1與第一電路30連接。
電路30含有兩個(gè)零偏置肖特基二極管D1、D2和一個(gè)濾波電容器C1。二極管D2通過其陽極與二極管D1在其陰極連接，以形成輸入端；該輸入端與天線20的端T1連接。二極管D2在其陰極與電容器C1的第一端子連接。電容器C1具有與信號(hào)地線連接的第二端。二極管D1也具有一個(gè)與信號(hào)地線連接的陽極。
二極管D1，D2可以在例如1GHz的微波頻率下提供信號(hào)整流，并且對(duì)幅度約為mV的信號(hào)做出響應(yīng)。它們具有進(jìn)行整流的金屬半導(dǎo)體結(jié)。使用普通的p-n硅結(jié)型二極管替代二極管D1，D2是不合乎要求的，因?yàn)樵谡蚱孟逻\(yùn)行時(shí)其壓降相對(duì)較大。電容器C1可將微波頻率的信號(hào)分量旁路到信號(hào)地線。從電容器C1上，即從電容器C1的第一端子和信號(hào)地線間，取得電路30的輸出。
變壓器40由其介質(zhì)損耗系數(shù)小于0.02的硬制壓電鋯鈦酸鉛(PZT)材料制成，介質(zhì)損耗系數(shù)定義為每周期耗散功率與每周期存儲(chǔ)功率之比。其外部尺寸為3mm寬，6mm長和1mm厚，并因此為具有長軸的細(xì)長形。在運(yùn)行中，它被設(shè)計(jì)為在約300kHz的諧振頻率下沿長軸進(jìn)行縱向模式的周期振動(dòng)。一次側(cè)42包括一個(gè)具有壓電元件的多層堆疊，每個(gè)元件的外部尺寸為3mm長，3mm寬和0.1mm厚，并沿其厚度方向極化。二次側(cè)44包括一個(gè)外部尺寸為3mm寬，3mm長和1mm厚的單一元件；當(dāng)組裝在變壓器40中時(shí)，二次側(cè)44沿平行于長軸的方向極化。通過燒結(jié)或使用硬度可與PZT材料相比的環(huán)氧樹脂，使一次側(cè)42和二次側(cè)44的元件相互連接。
在運(yùn)行中，變壓器40表現(xiàn)出品質(zhì)因數(shù)約為100的300kHz縱向諧振模式。在諧振時(shí)，通過在其二次側(cè)44產(chǎn)生具有相對(duì)較高電壓幅值，來放大施加到其一次側(cè)42的信號(hào)的電壓幅值。與一次側(cè)相比較，這種放大是以減小二次側(cè)的電流44為代價(jià)的；換句話說，變壓器40提供阻抗匹配但不產(chǎn)生功率增益。
電路50采用與電路30相同的配置。電路30中的電容器C1和二極管D1，D2分別對(duì)應(yīng)于電路50中的電容器C2和二極管D3，D4。
轉(zhuǎn)發(fā)器60的反射放大器70在其電源接線處與信號(hào)地線連接和電容器C1相連，而電容器C1并不與信號(hào)地線連接。由此在運(yùn)行時(shí)為放大器70提供電能。
反射放大器70含有一個(gè)開關(guān)振蕩器，該振蕩器在高增益狀態(tài)和低增益狀態(tài)間周期性轉(zhuǎn)換由放大器70提供的反射增益。該振蕩器可以以循環(huán)方式在以2τ為周期的高增益狀態(tài)和以2τ為周期的低增益狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換放大器70。在低增益狀態(tài)，放大器70不能支持轉(zhuǎn)發(fā)器60中的自發(fā)振蕩。周期2τ對(duì)應(yīng)于兩倍的信號(hào)沿經(jīng)延遲線路68的方向傳播時(shí)間。因?yàn)楫?dāng)它被轉(zhuǎn)換至其低增益狀態(tài)時(shí)，由放大器70放大的信號(hào)從天線64反射并返回至放大器70，由放大器70提供的開關(guān)增益抵消了在轉(zhuǎn)發(fā)器60中形成的自發(fā)振蕩。在高增益狀態(tài)，如果放大器70沒有按如上所述被有增益地轉(zhuǎn)換至較低的增益狀態(tài)，放大器70提供可導(dǎo)致自發(fā)振蕩的+23dB增益。
現(xiàn)在參看圖2，其中提供標(biāo)簽10的外觀說明。標(biāo)簽10含有具有第一和第二主表面的非導(dǎo)電塑料襯底層200。第一主表面上粘合一個(gè)30μm-100μm厚的鋁材料導(dǎo)電接地平面層210。層200，210在x方向的長度為85mm，用箭頭212表示，y方向的寬度為55mm，用箭頭214表示。層200，210在z方向上的組合厚度為1mm，用箭頭216表示。
襯底層200含有模壓其上的凹槽230，240，250，260，分別容納電路30，50，變壓器40，放大器70和延遲線路68。因?yàn)槭情L形的，標(biāo)簽10有一個(gè)x方向的長軸。在標(biāo)簽10的第一和第二延長端，分別形成天線20，64。天線20，64都是蝴蝶結(jié)偶極子天線，含有在層200的第二主表面上形成的沉積的金屬區(qū)。在第二主表面上也形成導(dǎo)電軌跡的連接，以將天線20，64分別與電路30，50和延遲線路68相連。進(jìn)一步包括將電路30，50與變壓器40相連，和將延遲線路68與放大器70相連的軌跡。利用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)技術(shù)將軌跡與凹槽230，240，250，260連接起來。
在制造時(shí)，100μm厚的的保護(hù)塑料層(未示出)被添加在第二主表面上以保護(hù)天線20和64、軌跡、電路30和50、變壓器40，放大器70和延遲線路68。例如可將光可讀條形碼或攝影圖像印制在保護(hù)層上。當(dāng)標(biāo)簽10是可由員工佩帶的并可用作可遠(yuǎn)程查詢的身份標(biāo)簽時(shí)，攝影圖像是特別合適的。
現(xiàn)在參看圖3，其中顯示了一種由附圖標(biāo)記300表示的按照本發(fā)明第二實(shí)施方案的壓電標(biāo)簽。標(biāo)簽300除了另外包括與電容器C1并聯(lián)連接的平面線圈310外，與標(biāo)簽10相同。
在線圈310附近，可以可選擇性地不要接地平面層210，以便不會(huì)過多地屏蔽線圈310。在圖2中示出的層200的第二主表面上形成與電路30，50和變壓器40相鄰的線圈310。電容器C1與由變壓器40體現(xiàn)的端P1，P2間的電容以及線圈320并聯(lián)，可以在變壓器40的諧振頻率，即300kHz頻率下產(chǎn)生并聯(lián)諧振。包括線圈320可使標(biāo)簽300不僅由在天線20處接收的1GHz輻射供電，還可由與線圈320耦合的300kHz電感耦合磁場(chǎng)供電。由此標(biāo)簽300可以兩種不同的方式供電，以便它可用于存在一種或者兩種頻率，即300kHz和1GHz的輻射的環(huán)境中；例如在因安全原因不允許微波輻射的環(huán)境中。
另一種選擇是，在標(biāo)簽10，300中使用二極管D1-D4，可采用FET作為異步檢測(cè)器的。以這種模式運(yùn)行的FET具有微伏級(jí)的電壓降落。
此外，天線20，64可由單個(gè)插接天線或單個(gè)環(huán)形天線替代，它們可以接收和發(fā)射輻射并將信號(hào)傳輸至電路30，以及從延遲線路68接收或向其傳輸信號(hào)。雖然標(biāo)簽10，300被描述為可以在1GHz和1.5GHz的輻射頻率下接收和發(fā)射，可通過修改天線20，64和延遲線路68的特征尺寸，使其運(yùn)行在其它微波頻率下。在超過10GHz的微波頻率時(shí)，可用靜磁波延遲線路(MWDL)替代延遲線路68，例如由一個(gè)在延遲線路中提供信號(hào)傳播路徑的含有釔鐵石榴石(YIG)薄膜的延遲線路替代。
此外，可通過替換轉(zhuǎn)發(fā)器60來修改標(biāo)簽10，300，例如，用一個(gè)簡單的振蕩器來替代，振蕩器經(jīng)其天線發(fā)射對(duì)于振蕩器來講是唯一的編碼輻射，由此在標(biāo)簽10，300被修改時(shí)，使其能夠通過發(fā)射的輻射被唯一識(shí)別。另外，轉(zhuǎn)發(fā)器60可以在第一個(gè)周期中發(fā)射輻射，并在第二周期中不動(dòng)作，轉(zhuǎn)發(fā)器被設(shè)置在第一和第二周期間進(jìn)行開關(guān)轉(zhuǎn)換；這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，轉(zhuǎn)發(fā)器60可在第一周期中通過發(fā)射具有相對(duì)較高能量輻射的脈沖串做出響應(yīng)，并在第二周期中保存能量。
現(xiàn)在參看圖4，圖4為由附圖標(biāo)記400表示的壓電標(biāo)簽的說明，該標(biāo)簽包含一個(gè)簡化的電路，該電路采用了用于接收輻射的第一環(huán)形天線410、一個(gè)發(fā)射器機(jī)模塊(TX)420和用于發(fā)射輻射的第二環(huán)形天線430。標(biāo)簽400進(jìn)一步包括變壓器40和第二整流電路50。按照與標(biāo)簽10，300相似的方式，標(biāo)簽400由入射其上的輻射供電。
天線410包括第一和第二接線，第一接線與標(biāo)簽400的信號(hào)接地平面連接，而第二接線與變壓器40的端子P1連接。變壓器40的端子P2與信號(hào)接地平面連接。變壓器40的端S1與電路50連接，并且電路50的輸出與脈沖的發(fā)射器420的Vs功率輸入連接。發(fā)射器420還與信號(hào)接地平面相連接。此外，發(fā)射器420包括與天線430的第一接線連接的輸出Q。天線430的第二接線與信號(hào)接地平面連接。
1天線410在其接線處提供一個(gè)電感，該電感被設(shè)置為與變壓器40的端子P1，P2間體現(xiàn)的電容在一個(gè)頻率下產(chǎn)生電諧振，該頻率對(duì)應(yīng)于標(biāo)簽400的輸入輻射，還對(duì)應(yīng)于當(dāng)變壓器40從一次側(cè)到二次側(cè)升高信號(hào)電壓時(shí)變壓器的振動(dòng)模式。發(fā)射器420含有一個(gè)偏置到C級(jí)運(yùn)行操作模式的晶體管，使其僅當(dāng)電路50到發(fā)射器420的輸出超過一個(gè)閾值時(shí)才起作用，在一個(gè)周期的部分時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通。當(dāng)電路50的輸出小于該閾值時(shí)，晶體管不導(dǎo)通，由此保存能量并使電路50盡最大可能地產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4說明標(biāo)簽400的運(yùn)行。天線410接收以300kHz頻率入射到標(biāo)簽400上的輻射，并在端子P1，P2間提供300kHz的信號(hào)，激勵(lì)變壓器40產(chǎn)生諧振。變壓器40在其二次端子S1處提供頻率為300kHz的升高的電壓信號(hào)。該信號(hào)傳送到電路50，電路50將其整流，在電容器C2間提供一直流電勢(shì)。該電勢(shì)在發(fā)射器420的Vs功率輸入端為其供電。當(dāng)相對(duì)于信號(hào)地線的電勢(shì)超過2伏特的數(shù)值時(shí)，發(fā)射器420動(dòng)作并在其輸出Q產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)脈沖串形式的輸出信號(hào)，每個(gè)脈沖串包括一個(gè)500kHz脈沖序列，每個(gè)脈沖串具有50μsec的持續(xù)時(shí)間，并且這些脈沖串的重復(fù)速率為2Hz。輸出信號(hào)從發(fā)射器420耦合到天線430，由此將其作為輻射發(fā)送出去。
標(biāo)簽400提供的優(yōu)勢(shì)是，它比標(biāo)簽10，300簡單并且潛在的造價(jià)低廉。當(dāng)批量制造標(biāo)簽400時(shí)，可以定做每個(gè)標(biāo)簽的發(fā)射器，以產(chǎn)生標(biāo)簽420特有重復(fù)率的500kHz的輻射脈沖串，由此將其與具有相同設(shè)計(jì)的其它標(biāo)簽相區(qū)分。C級(jí)運(yùn)行提供的優(yōu)點(diǎn)在于，直到在標(biāo)簽400處接收到高于閾值幅度的輻射，導(dǎo)致晶體管被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入其特性的活動(dòng)區(qū)域時(shí)，晶體管才消耗功率。
在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可對(duì)標(biāo)簽400進(jìn)行修改。例如變壓器40可用壓電振動(dòng)的雙壓電晶體或能夠在其二次側(cè)提供高于一次側(cè)的信號(hào)電壓的硅微型加工振動(dòng)結(jié)構(gòu)替代。
現(xiàn)在參看圖5，其中顯示了一個(gè)通過曼徹斯特二相編碼信號(hào)運(yùn)行的標(biāo)簽，用500表示。標(biāo)簽500包括天線20，電路30，50和變壓器40。它進(jìn)一步包括邏輯單元510和與環(huán)形天線530連接的發(fā)射器520。天線20與電路30連接，電路30又與變壓器40連接，接著按照與標(biāo)簽10相同的方式與電路50連接。產(chǎn)生在電容器C2間的電路50的輸出與邏輯單元510和發(fā)射器520連接。單元510的輸入Clk和“數(shù)據(jù)輸入”分別與變壓器40的端子S1和P1連接。
單元510含有一個(gè)與發(fā)射器520的輸入Di連接的輸出D0。發(fā)射器520包括一個(gè)與天線530的一個(gè)接線連接的輸出U；天線530的另一接線與標(biāo)簽500的信號(hào)地線連接。
現(xiàn)在說明曼徹斯特二相編碼信號(hào)M。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)D具有對(duì)應(yīng)于邏輯0和邏輯1的兩種狀態(tài)。信號(hào)D在這兩種狀態(tài)間切換，來傳輸包括0和1的數(shù)據(jù)流。信號(hào)D在不小于2τ的時(shí)間中處于兩種狀態(tài)中的一種中，其中τ為一時(shí)間常數(shù)。隨后用頻率為1/2τ的時(shí)鐘信號(hào)K對(duì)信號(hào)D進(jìn)行“異或”運(yùn)算，產(chǎn)生信號(hào)M。曼徹斯特二相信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)在于即使信號(hào)D處于恒定的0或1狀態(tài)時(shí)，它也持續(xù)地變化。
現(xiàn)在將說明標(biāo)簽500解碼信號(hào)M的運(yùn)行。在天線20處接收具有1GHz載波頻率并由信號(hào)M調(diào)制的輻射，該天線產(chǎn)生相應(yīng)的1GHz的調(diào)制信號(hào)。電路30解調(diào)該1GHz信號(hào)，在變壓器40的端子P1產(chǎn)生信號(hào)M。時(shí)鐘信號(hào)K被設(shè)置為具有對(duì)應(yīng)于變壓器40的諧振模式的基本頻率分量，在該模式下，將電壓從一次側(cè)42升高到二次側(cè)44。由于變壓器40體現(xiàn)出相對(duì)窄的諧振峰值，在從信號(hào)M除去信號(hào)D以在端在S1處重點(diǎn)輸出信號(hào)K時(shí)是有效的。隨后，端子S1處的信號(hào)傳給電路50，將其整流，在電容器C2間產(chǎn)生直流電勢(shì)。該電勢(shì)傳給單元510和發(fā)射器520的電源輸入Vs，向其施加功率。端子P1的信號(hào)M和端自S1的信號(hào)K也被分別傳輸給單元510的輸入Clk和“數(shù)據(jù)輸入”，單元510執(zhí)行“異或”運(yùn)算，以恢復(fù)隨后在輸出D0輸出的信號(hào)D。信號(hào)D從單元510傳播到由在信號(hào)D中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來控制的發(fā)射器520。該發(fā)射器520通過從天線530發(fā)射1MHz的調(diào)制輻射對(duì)數(shù)據(jù)作出響應(yīng)。
標(biāo)簽500提供了變壓器40執(zhí)行雙重功能的優(yōu)點(diǎn)，即產(chǎn)生電源電勢(shì)為標(biāo)簽500供電，并提供信號(hào)濾波。
為降低制造成本并提高緊湊度，本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到理想情況是，一個(gè)標(biāo)簽應(yīng)僅含有。在圖6中，顯示一個(gè)標(biāo)簽，用600表示，含有一個(gè)既能從標(biāo)簽接收輻射又能向標(biāo)簽發(fā)射輻射的單一天線20。標(biāo)簽600進(jìn)一步包括電路30，50，變壓器40和發(fā)射器(TX)610。天線20的端子T1，T2分別與電路30的一個(gè)輸入和一信號(hào)地線連接。電路30的輸出與變壓器40的端P1連接。變壓器40的端P2與信號(hào)地線連接。發(fā)射器610的輸出B經(jīng)電阻器R1連接至變壓器40的端子P1。變壓器40的二次端S1按照與標(biāo)簽10相似的方式與電路50連接。此外，發(fā)射器610進(jìn)一步包括經(jīng)電容器C3與天線20的端子T1耦合的輸出V。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6說明標(biāo)簽600的運(yùn)行。最初，發(fā)射器610沒有通電，這樣其輸出B處于信號(hào)地線的電勢(shì)。在天線20處接收具有1GHz載波頻率并用300kHz的信號(hào)調(diào)制的輻射，天線20在其端子T1，T2間產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)。該信號(hào)被整流，在電容器C1間產(chǎn)生300kHz的信號(hào)，該信號(hào)隨后傳給變壓器40的一次側(cè)42，將其激勵(lì)進(jìn)入諧振狀態(tài)。變壓器40在其端子S1產(chǎn)生頻率為300kHz的電壓增強(qiáng)的輸出信號(hào)，該信號(hào)隨后由電路50解調(diào)，提供一個(gè)發(fā)射器610的工作電勢(shì)。
發(fā)射器610用于在其輸出V產(chǎn)生重復(fù)率為2Hz，持續(xù)時(shí)間為100μsec的1GHz信號(hào)脈沖串。當(dāng)發(fā)射器610將從天線20發(fā)射1GHz的輻射脈沖串時(shí)，它首先將其輸出B切換到一個(gè)接近由電路50提供的電勢(shì)，該電勢(shì)將二極管D1，D2反向偏置，由此使電路30失效。發(fā)射器隨后經(jīng)電容器C3輸出一個(gè)彩色同步信號(hào)到天線20，由此將其作為輻射發(fā)送出去。在彩色同步信號(hào)的末端，發(fā)射器將其輸出B切換回信號(hào)地線的電勢(shì)，使電路30可繼續(xù)工作，在要發(fā)射下一個(gè)輻射脈沖串之前，持續(xù)對(duì)電容器C2充電。
標(biāo)簽600提供的另一優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)天線20，如果需要，天線20可被擴(kuò)大，占據(jù)標(biāo)簽600的大部分主表面區(qū)域。當(dāng)一個(gè)標(biāo)簽中含有兩個(gè)或更多天線時(shí)，每個(gè)天線均需要大于標(biāo)簽600主表面面積的50％，這種擴(kuò)大是不可能實(shí)現(xiàn)的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下可對(duì)標(biāo)簽10，300，400，500，600進(jìn)行修改。
例如，標(biāo)簽10，300，400，500，600可被定型為塑料塊體而不是制成如圖2所示的卡片狀的形狀。與卡片相比，塊體是一種更堅(jiān)固的形狀，由此使塊狀標(biāo)簽10，300，400，500，600能夠應(yīng)用于惡劣的環(huán)境中，例如在充滿煙霧的燃燒建筑物中指引路徑。塊體與卡片的區(qū)別在于塊體的長度，寬度與厚度尺寸的比例小于1∶3。塊體形狀還包括立方形，棱錐形和接近球形或球形。
另一種情況中，在標(biāo)簽10，300，400，500，600中使用二極管D1-D4，可用FET作為異步檢測(cè)器。這種方式中運(yùn)行的FET呈現(xiàn)出微妙級(jí)的電壓降落，它小于與二極管相關(guān)的正向偏置電壓降。
標(biāo)簽10，300，400，500，600可用作員工佩帶的身份標(biāo)簽。它們可被附于產(chǎn)品上，并與相關(guān)的查詢?cè)唇Y(jié)合使用，提供一種商品防盜系統(tǒng)。
標(biāo)簽10，300，400，500，600可以按照與“電眼”反射器相似的方式用于在公路上規(guī)劃車道；可用許多個(gè)標(biāo)簽10，300，400，500，600所謂可查詢標(biāo)志，來規(guī)劃線路。這種用途具有潛在的價(jià)值，例如，為生產(chǎn)和儲(chǔ)存地點(diǎn)周圍的自動(dòng)導(dǎo)向無人駕駛車輛確定路線。被導(dǎo)向的車輛可裝備對(duì)標(biāo)簽10，300，400，500，600所發(fā)射的輻射方向敏感的查詢?cè)?，由此確定標(biāo)簽10，300，400，500，600相對(duì)于車輛的方向?？蔀槊總€(gè)標(biāo)簽10，300，400，500，600提供唯一的特征碼，由此使車輛根據(jù)特征碼確定其沿路的位置。在與分布標(biāo)簽相比當(dāng)安裝導(dǎo)向線會(huì)導(dǎo)致較高的安裝成本的情況下，這種車輛導(dǎo)向的方法比有線導(dǎo)向的車輛系統(tǒng)更有利。
在標(biāo)簽10，300，400，500，600中，可用另外的可增加電壓的壓電裝置替代變壓器40。另外的壓電裝置的一個(gè)實(shí)例是一種一端支撐而其另一端自由振動(dòng)形式的加長形陶瓷雙壓電晶體；這種雙壓電晶體可以有比變壓器40更高的品質(zhì)因數(shù)，由此提供增強(qiáng)的電壓升高?？蛇x擇的壓電裝置的另一實(shí)例是微型加工的硅裝置，包括具有一個(gè)或多個(gè)懸掛的硅懸臂的陣列，每個(gè)懸臂含有一個(gè)沉積膜壓電轉(zhuǎn)換器，可根據(jù)懸臂的振動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。轉(zhuǎn)換器串聯(lián)連接，累加它們的信號(hào)電壓，提供電路50的總輸出。還含有一個(gè)可由來自電路30的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的激勵(lì)換能器，用于機(jī)械地激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)懸臂使其振動(dòng)，最好是達(dá)到懸臂的共振。當(dāng)在小型真空箱中運(yùn)行時(shí)，硅懸臂能夠顯示接近幾百萬的高諧振品質(zhì)因數(shù)，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)相比，在總輸出中顯著提高了信號(hào)電壓幅值。硅微型加工為一種眾所周知的批量生產(chǎn)工藝并涉及使用批量光刻、沉積和刻蝕技術(shù)的硅材料機(jī)械結(jié)構(gòu)的制造。
可以修改標(biāo)簽10，300，400，500，600，以包括其它類型的電子電路，例如存儲(chǔ)器電路和環(huán)境傳感器，例如輻射和化學(xué)傳感器。這些電子電路使標(biāo)簽?zāi)軌蛴米鲉T工可佩帶的和在工作環(huán)境中，例如在處理有害化學(xué)藥品的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，監(jiān)測(cè)員工安全的小型個(gè)人數(shù)據(jù)記錄器。
標(biāo)簽10，300，400，500，600可進(jìn)一步小型化，并適于包括在生物系統(tǒng)中，例如用作遠(yuǎn)程控制的胰島素分配器，用作心臟激發(fā)起博器或用作人工視網(wǎng)膜。使用由所接收的調(diào)制輻射供電的壓電變壓器避免了對(duì)標(biāo)簽中電池的需要，并由此使標(biāo)簽?zāi)軌蛴谰眯缘刂踩肷锵到y(tǒng)中而無需定期取出。
權(quán)利要求
1.一種壓電標(biāo)簽(10)，包括用于接收輸入輻射并產(chǎn)生一相應(yīng)的接收信號(hào)的接收裝置(20，30)，用于增加接收信號(hào)的電壓幅值以產(chǎn)生電源電勢(shì)的壓電振動(dòng)裝置(40，50)和可由電源電勢(shì)供電的電子電路裝置(60)。
2.按照權(quán)利要求1的標(biāo)簽，其中振動(dòng)裝置(30，40)包括一個(gè)含有相互振動(dòng)耦合的一次和二次側(cè)(42，44)的壓電變壓器(40)，該變壓器(40)可由在一次側(cè)(42)的接收信號(hào)激勵(lì)為振動(dòng)并在二次側(cè)(44)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，來產(chǎn)生電源電勢(shì)。
3.按照權(quán)利要求1的標(biāo)簽，其中振動(dòng)裝置(40)包括一個(gè)可由接收信號(hào)激勵(lì)為振動(dòng)并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)來產(chǎn)生電源電勢(shì)的壓電雙壓電晶體。
4.按照權(quán)利要求1的標(biāo)簽，其中振動(dòng)裝置包括一個(gè)硅微型加工裝置，該裝置包括一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)諧振元件的陣列，每個(gè)元件含有一個(gè)可根據(jù)其相關(guān)元件的振動(dòng)產(chǎn)生一元件信號(hào)的相關(guān)壓電換能器，這些換能器串聯(lián)連接，累加其元件信號(hào)，來提供一個(gè)產(chǎn)生電源電勢(shì)的總輸出，以及可由接收信號(hào)驅(qū)動(dòng)來激發(fā)一個(gè)或多個(gè)元件振動(dòng)并由此產(chǎn)生電源電勢(shì)的驅(qū)動(dòng)裝置。
5.按照權(quán)利要求4的標(biāo)簽，其中諧振元件可諧振以產(chǎn)生電源電勢(shì)。
6.按照權(quán)利要求4或5的標(biāo)簽，其中諧振元件安裝在真空環(huán)境中用于提高它們的諧振品質(zhì)因數(shù)。
7.按照權(quán)利要求1-6中任何一條要求的標(biāo)簽，其中接收裝置含有用于解調(diào)存在于所接收的輻射中的調(diào)制分量，產(chǎn)生接收信號(hào)的解調(diào)裝置(30)。
8.按照權(quán)利要求7的標(biāo)簽，其中解調(diào)裝置(30)含有用于解調(diào)所接收的輻射來產(chǎn)生接收信號(hào)的零偏置肖特基二極管。
9.按照權(quán)利要求7的標(biāo)簽，其中解調(diào)裝置含有可用作異步解調(diào)器來解調(diào)接收信號(hào)以產(chǎn)生接收信號(hào)的晶體管。
10.按照前面任意一條權(quán)利要求的標(biāo)簽，其中電路裝置可運(yùn)行于C級(jí)模式，減少標(biāo)簽?zāi)芎摹?br> 11.按照權(quán)利要求1至10中任何一條要求的標(biāo)簽，其中接收裝置(20，310)含有第一和第二天線(20，310)，產(chǎn)生用于激勵(lì)振動(dòng)裝置(40)的接收信號(hào)，第一天線(20)適于響應(yīng)微波輻射而第二天線(310)適于響應(yīng)具有對(duì)應(yīng)于振動(dòng)裝置(40)的諧振頻率的載波頻率的輻射。
12.按照權(quán)利要求1至11中任何一條要求的標(biāo)簽，其中接收裝置(20，310，410，430)含有金屬薄膜偶子極天線，環(huán)形天線和插接天線中的至少一種天線，用于接收或/和發(fā)射輻射。
13.按照權(quán)利要求1至12中任何一條要求的標(biāo)簽，其中電路裝置包括用于從標(biāo)簽(10；400；500)發(fā)射輸出輻射的響應(yīng)裝置(64，68，70；420，430；510，520，530)，該響應(yīng)裝置可由電源電勢(shì)供電。
14.按照權(quán)利要求13的標(biāo)簽，其中振動(dòng)裝置可恢復(fù)一個(gè)在標(biāo)簽處接收的曼徹斯特二相編碼輻射的時(shí)鐘分量，而響應(yīng)裝置可使用該時(shí)鐘分量解調(diào)編碼的輻射，以產(chǎn)生相應(yīng)的用于標(biāo)簽中的解調(diào)數(shù)據(jù)。
15.按照權(quán)利要求13的標(biāo)簽，其中標(biāo)簽含有兩個(gè)天線(20，64)，一個(gè)天線(20)用于產(chǎn)生接收信號(hào)，而裝入響應(yīng)裝置(60)的另一天線(64)用于發(fā)射或/和接收輻射中。
16.按照權(quán)利要求13的標(biāo)簽，其中兩個(gè)天線為金屬薄膜偶極子天線。
17.按照前面任意一條權(quán)利要求的塊體形狀的標(biāo)簽。
18.按照權(quán)利要求1至16中任何一條要求的平面型卡片的形狀的標(biāo)簽(圖2)。
19.按照權(quán)利要求18的標(biāo)簽，其中該卡片含有凹槽(230，240，250，260)用于容納接收裝置，振動(dòng)裝置和響應(yīng)裝置。
20.按照權(quán)利要求13的標(biāo)簽，其中響應(yīng)裝置為一個(gè)可接收至標(biāo)簽的輸入輻射，并作為響應(yīng)從標(biāo)簽發(fā)射輸出輻射的轉(zhuǎn)發(fā)器。
21.按照權(quán)利要求20的標(biāo)簽，其中轉(zhuǎn)發(fā)器可利用一個(gè)特征碼調(diào)制輸出輻射，可以利用該特征碼唯一地識(shí)別標(biāo)簽。
22.按照權(quán)利要求20或21的標(biāo)簽(10)，其中轉(zhuǎn)發(fā)器含有一個(gè)用于放大輸入輻射以產(chǎn)生輸出輻射的反射放大器(70)。
23.按照權(quán)利要求20，21或22的標(biāo)簽(10)，其中轉(zhuǎn)發(fā)器可以在偽連續(xù)模式下運(yùn)行，并含有一個(gè)用于相對(duì)于輸入輻射延遲輸出輻射的延遲線路(68)，由此抵消在轉(zhuǎn)發(fā)器中因反饋引起的自發(fā)振蕩。
24.按照前面任意一條權(quán)利要求的標(biāo)簽，含有用于為標(biāo)簽提供公共信號(hào)地線的金屬接地平面。
25.按照前面任意一條權(quán)利要求的標(biāo)簽，適于植入生物系統(tǒng)中并可用于監(jiān)測(cè)和/或激發(fā)生物系統(tǒng)。
26.一種沿到達(dá)目的地的路線引導(dǎo)車輛的方法，該方法包括步驟(a)沿路線分布多個(gè)按照權(quán)利要求1至24中任何一條要求的標(biāo)簽，并給車輛裝備適于用標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的對(duì)方向敏感的查詢?cè)矗?b)查詢?cè)赐ㄟ^向標(biāo)簽發(fā)射輻射并從標(biāo)簽接收輻射來查詢標(biāo)簽，確定標(biāo)簽相對(duì)于該查詢?cè)吹姆较?，由此來確定路線；(c)沿路線移動(dòng)車輛；以及(d)重復(fù)步驟(b)和(c)直到車輛到達(dá)目的地。
27.一種用于接收輸入信號(hào)并由此產(chǎn)生相應(yīng)的電壓幅度升高的輸出信號(hào)的硅微型加工裝置，該裝置包括一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)諧振元件的陣列，每個(gè)元件含有一個(gè)可根據(jù)其相關(guān)元件的振動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)元件信號(hào)的相關(guān)壓電轉(zhuǎn)換器，這些轉(zhuǎn)換器串聯(lián)連接，累加其元件信號(hào)來提供輸出信號(hào)，以及可由輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)，用來激發(fā)一個(gè)或多個(gè)元件振動(dòng)并由此產(chǎn)生輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種卡片狀壓電標(biāo)簽(10,300),該標(biāo)簽(10,300)含有一個(gè)第一偶極子天線(20),一個(gè)第一整流電路(30),一個(gè)壓電變壓器(40),一個(gè)第二整流電路(50)和一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器電路(60)。在運(yùn)行中,天線(20)接收入射輻射并產(chǎn)生一個(gè)傳播到第一電路(30)的相應(yīng)信號(hào)S
文檔編號(hào)G08G1/00GK1377466SQ00813630
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2000年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月29日
發(fā)明者I·J·福爾斯特 申請(qǐng)人:馬科尼數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司