Surface Acoustic Wave

In den USA begannen erste technische Untersuchungen an SAW (Surface Acoustic Wave, „Oberflächenwellen“)-Elementen 1965 in den Bell Telephone Labs. Die neue Technologie wurde bis Ende der Achtziger Jahre stark durch deren Hauptabnehmer, das amerikanische Militär, unterstützt. Alle Identifikationssysteme mit SAW-Tags funktionieren ähnlich [DO97], [RS99].

Oberflächenwellen-Element - SAW (Surface Acoustic Wave) Device

Transponder-Technologie, bei der schwache Mikrowellensignale in Ultraschallsignale umgewandelt werden, die über die Oberfläche eines piezoelektrischen Kristalls laufen und an Markierungen auf der Oberfläche reflektiert werden.

Sobald ein Objekt mit Codeträger in den Lesebereich gelangt, reflektiert der SAW-Tag das Abfragesignal. Das Lesegerät empfängt das reflektierte Antwortsignal und bestimmt daraus den Code. Die Verwendung des Echoprinzips ermöglicht die Realisierung eines vollkommen passiven, batterielosen Codeträgers. In den Grundzügen entspricht die Funktionsweise der Codeabfrage der Funktion eines Distanz-Radargerätes.

Die heute verfügbaren SAW-Tags sind durchweg Fixcode-Datenträger. Der Code wird während der Herstellung festgelegt. Aus diesem Grunde wird in dieser Abhandlung durchgängig der Begriff „Codeträger“ anstelle von „Datenträger“ verwendet. Ganz ähnlich den induktiven Codeträgern findet man einen „single chip“-Aufbau. An die Stelle einer Spule und eines Silizium-Chips tritt jetzt eine flache Antenne, die mit einem SAW-Element verbunden wird. Die Kombination von Antennenprint und SAW-Element wird in einem anwendungsspezifischen Gehäuse untergebracht.

Abbildung: Funktionsprinzip eines SAW Elementes [RS99].

Nachfolgend wird die grundlegende Funktionsweise eines SAW-Elementes erläutert: Die Antenne wandelt die einfallende Mikrowelle in eine elektrische Erregung. Diese wird mit einer Leitung zum SAW-Element geführt. Im SAW-Element wandelt der Transducer die elektrische Erregung in eine Oberflächen-Schallwelle (SAW). Diese SAW breitet sich entlang der Substratoberfläche aus und wird durch einen Spiegel in sich reflektiert. Der gleiche Transducer wandelt die reflektierte SAW wieder zurück in eine elektrische Erregung, die über die Antenne abgestrahlt wird. Die Codierung erfolgt über die Laufzeit.

Wichtige Eigenschaften der SAW-Tags:

• Temperaturfestigkeit
  Die große Belastungsfähigkeit der SAW-Tags gegenüber hohen Temperaturen (bis 250°, 320°C während 40 Sekunden) ergibt sich daraus, dass zum einen keine Batterie aber auch keine Elektronik zur Kommunikation und zur Codespeicherung zum Einsatz kommen. Siemens hat gezeigt, dass dies im Prinzip bis zu 1000°C möglich ist.
• Keine Batterie
  Das Fehlen einer Batterie ermöglicht hohe Dauertemperaturen bis 180°C. Gerade in robuster Industrieumgebung ist die Befestigung der Codeträger meist mit Handlingkosten verbunden.
• Große Lesedistanz
  Als ein großer Vorteil gegenüber induktiven Systemen ist die relativ große Lesedistanz, die auch in sehr schwieriger Umgebung ein bis zwei Meter erreicht, zu sehen. Je mehr unterschiedliche Codes benötigt werden, desto kleiner wird das Antwortsignal des SAW-Tags und damit die maximal erreichbare Lesedistanz.
• Mechanische und chemische Robustheit
  Die hohe mechanische Belastungsfähigkeit der SAW-Tags ergibt sich aus dem robusten single chip-Aufbau. Das SAW-Element ist dabei in ein sehr belastungsfähiges Stahl-/Keramikgehäuse verpackt.

RFID.SurfaceAcousticWave by Katrin Reiher at 21.05.2007 10:23