中心論題：

• SAW技術簡介
• 聲表麵波傳感器標簽的識別原理
• 收發器的係統實現

解決方案：

• 本 振
• 脈衝的擴展
• 天線、GaAs射頻開關
  、發射和接收
• 脈衝壓縮
• A/D采樣與DSP數據處理

SAW技術簡介
聲表麵波SAW(Surface Acoustic Wave)是英國物理學家瑞利在19世紀80年代研究地震波的過程中偶爾發現的一種能量集中於地表麵傳播的聲波。1965年，美國的懷特和沃爾特默在應用物理雜誌上發表題為“一種新型聲表麵波聲——電轉化器”的論文

，取得了聲表麵波技術的關鍵性突破，能在壓電材料表麵激勵聲表麵波的金屬叉指換能器IDT(Inter-digital Transducer)的發明，大大加速了聲表麵波技術的發展，相繼出現了許多各具特色的聲表麵波器件，使這門年輕的學科逐步發展成為一門新興的?聲學和電子學相結合的邊緣學科。
　　
SAW最早的應用是在廣播、電視領域作頻率穩定的濾波器之用。現在聲表麵波技術的應用已涉及到許多學科領域，如地震學
、天文學、雷達通信及廣播電視中的信號處理、航空航天、石油勘探和無損檢測等。

聲表麵波傳感器標簽的識別原理
聲表麵波傳感器的基本組成如圖1所示。其天線接收到高頻(915MHz中心頻率)激勵後經過叉指換能器IDT(interdigital transducer)將電磁波轉化成聲表麵波，然後經過一係列反射器(可編程，包含了識別碼)反射回來，再經叉指換能器轉化成電磁波經天線發射出去
，完成反射過程。

收發器的係統實現
a.大時寬帶寬乘積信號
pipeilvboqililunzhidaoxiatichudexianxingtiaopinmaichongyasuojishu，shizaikuanmaichongneifujiaxianxingtiaopinyikuozhanxinhaodepindai，congertigongleyizhongshikuanhedaikuanchengjidayu1的信號，稱為大時寬帶寬乘積信號。
　　
線性調頻脈衝具有近似矩形的幅頻特性和近似平方律的相頻特性。同時具有可選擇的“時寬帶寬積”
，普通脈衝信號是單一載頻信號，它的時寬帶寬積是固定的，大約等於1。而線性調頻脈衝信號的時寬和帶寬都可以做得很寬，使得時寬帶寬積可以做得很大。
　　
大da時shi寬kuan帶dai寬kuan乘cheng積ji信xin號hao由you於yu應ying用yong寬kuan脈mai衝chong
，係xi統tong的de多duo普pu勒le分fen辨bian力li可ke同tong時shi得de到dao提ti高gao，有you利li於yu克ke服fu峰feng值zhi功gong率lv限xian製zhi，充chong分fen利li用yong發fa射she設she備bei的de平ping均jun功gong率lv
，提ti高gao信xin號hao的de能neng量liang，有you利li於yu增zeng強qiang係xi統tong的de抗kang幹gan擾rao能neng力li。對dui有you源yuan噪zao聲sheng幹gan擾rao來lai說shuo
，由you於yu信xin號hao的de帶dai寬kuan很hen大da，迫po使shi幹gan擾rao及ji發fa射she寬kuan帶dai噪zao聲sheng，從cong而er降jiang低di了le幹gan擾rao的de譜pu密mi度du。對dui於yu回hui答da式shi幹gan擾rao
，也ye由you於yu采cai用yong了le複fu雜za的de脈mai內nei調tiao製zhi，在zai信xin號hao的de延yan遲chi?放大?轉發過程中會產生更大的畸變，從而得到一定的抑製。至於消極幹擾則由於提高了係統的分辨能力
，抗幹擾性能也有一定的改善。

b.係統方框圖
根據係統指標要求
，筆者設計的某識別係統的接收器和發送器實現框圖分別如圖2
、圖3所示。

c.係統各部分介紹
本 振:750MHz及165MHz本振通過鎖相環產生
，穩定度在10-7量級
，作為激勵傳感器的發射信號和檢測回波信號時延的基準在係統中起著重要作用。

脈衝的擴展:165MHz的本振脈衝，經過開關截取0.1μs寬度的脈衝，經放大?帶通濾波後，得到一個鍾形脈衝
，送到SAW擴展器。SAW擴展器的激勵脈衝可以是一個寬度小於8ns的窄脈衝
，也可以是一個帶有載波的鍾形脈衝
，為了得到較大的功率
，在此選用了鍾形脈衝。         

擴展器的原理圖如圖4所示。主要由壓電晶片(這裏采用了LiTaO3晶體)和(he)光(guang)刻(ke)在(zai)其(qi)表(biao)麵(mian)上(shang)的(de)叉(cha)指(zhi)換(huan)能(neng)器(qi)組(zu)成(cheng)。觸(chu)發(fa)脈(mai)衝(chong)輸(shu)入(ru)換(huan)能(neng)器(qi)後(hou)，由(you)逆(ni)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)激(ji)勵(li)出(chu)聲(sheng)表(biao)麵(mian)波(bo)。傳(chuan)播(bo)到(dao)輸(shu)出(chu)換(huan)能(neng)器(qi)後(hou)

，由(you)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)與(yu)叉(cha)指(zhi)條(tiao)周(zhou)期(qi)一(yi)一(yi)對(dui)應(ying)的(de)電(dian)磁(ci)波(bo)。由(you)於(yu)聲(sheng)表(biao)麵(mian)波(bo)到(dao)達(da)換(huan)能(neng)器(qi)時(shi)間(jian)上(shang)的(de)差(cha)異(yi)，得(de)到(dao)了(le)一(yi)組(zu)頻(pin)率(lv)按(an)線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)的(de)展(zhan)寬(kuan)電(dian)脈(mai)衝(chong)。

從圖4可看到展寬器件的情況，高頻部分先到達
，得到的是由高頻向低頻變化(175MHz~155MHz)的延遲時間為1μs的負斜率線性調頻脈衝。

天線:從SAW擴展器輸出的線性調頻脈衝經過放大濾波後
，由天線發射出去。

GaAs射頻開關:fashetianxianyujieshoutianxiangongyong，xuyaoyizhuanhuankaiguan。huiboxinhaodeweiruoyaoqiuxitongjieshoujibendizaoshengxinhaobixuhenxiao，yinci，yaoqiukaiguanyingyouhengaodegelidu(通斷比)，否則，本機振蕩信號會竄入接收機而淹沒有用信號。由於係統頻率高達915MHz，普通的模擬開關無法滿足隔離度的要求。本係統采用了GaAs射頻開關，這種開關具有較高的隔離度?較低的插損?開關速度快等優點。

發射和接收:天線具有比較窄的方向角
，以盡量避免在識別範圍內同時出現兩個識別卡的情形。發射出的信號若遇到SAW識別卡
，會反射回一係列脈衝
，脈衝的數量和間隔由識別卡本身的結構決定。本係統中使用的是24/48位的識別碼。

脈衝壓縮:由天線接收的脈衝信號經過下變頻?帶通?放大後送到SAW壓縮器
，壓縮器的原理與擴展器類似
，輸出換能器的叉指排列與擴展器的共軛，由低頻向高頻變化(155MHz～175MHz)。dangzhankuanmaichongjinlaihou，youyushijianshangdechayi
，shigepinlvdexinhaotongshidaodachazhihuannengqixiangyingdeweizhiershuchuyigebeiyasuodemaichong。maichongdenenglianganbulagehanshufenbu。
　　
通過使用SAW擴展器和壓縮器，增大了信號的時寬帶寬積，從而獲得了大約13dB的處理增益
，提高了係統的多普勒分辨力;由於時域上的展寬
，充分利用發射設備的平均功率，提高信號能量，增強了係統的抗幹擾能力。

A/D采樣與DSP數據處理:由SAW壓縮器輸出的信號包含了SAW識別卡的信息
，經過A/D采樣後由DSP提取識別卡的信息就完成了識別過程。

測 試
測試用的識別卡有24條反射器，可以形成24位的識別碼

，收發器每隔12μs發射一個1μs的詢問脈衝。經過識別卡反射回一組編碼脈衝。若對應位為1
，則對應反射器反射回波;若為0則不反射。這樣由有無回波脈衝就可以判斷出該位為1或者0。
　　
編碼為1的返回脈衝比編碼為0的返回脈衝大20dBm左右
，通過信號的處理可以得到很低的誤碼率，可以快速準確地識別目標。
　　
聲表麵波器件的引入
，使係統性能得到了很大的提高。識別距離可以達到20m，可用於不停車車輛自動收費識別係統?路標識別係統?鐵路車輛車號識別以及列車準確停靠控製等係統。