[發明專利]壓電信號生成器

有效

• 申請號: 201180053117.0
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN103201867A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: D.馬特;L.M.梅利;V.西瓦舒布拉馬尼安;T.加特曼;M.胡茨勒;A.基扎克納特
• 申請（專利權）人: 阿爾格拉控股有限公司
• 主分類號: H01L41/113
• 分類號: H01L41/113;H02N2/18;H03K17/96
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;劉春元

背景技術

本發明一般涉及通信技術，并具體地涉及壓電信號生成器，即，使用壓電元件來激活用于生成電磁信號的發射器的裝置。在本領域中，例如在US4612472、US6?630894、DE2314420、DE2939440和EP1217742中，已經提出了各種這樣的裝置。

這樣的裝置包括至少一個壓電元件，其與發射器連接，使得由壓電元件產生的電流將致動發射器，并使其生成并發送電磁信號到與發射器遠離的接收器。根據具體的需要，電磁信號的波長可以處于可見范圍內或射頻范圍內，例如在超短波范圍內，且發射器和接收器之間的距離可以在幾厘米和很多米或者甚至數公里之間變化。

然而，很少有這樣的產品（如果有的話）已經帶來商業上可行的產品，且大多數現有技術公開并沒有規定被假定為能夠致動發射器的壓電元件的性質。當諸如EP1217742中那樣給出了與壓電元件有關的細節時，以彎曲條帶形式的商業可得的雙壓電晶片（bimorph）被提出以提供通常在若干mJ（毫焦耳（millijoule）；等同于mV·秒）范圍內的充足電能。?這樣的壓電元件的實質變形是發射器的致動所需的，當然，其有損于這樣構建的裝置的使用壽命。

發明內容

因此，本發明的一個主要目的是提供上面提到的類型的壓電信號生成器，其中在產生充足的電能來致動發射器的同時，限制壓電元件的變形。

此目的以及根據下面給出的說明書而顯而易見的進一步的優點，將由如權利要求1中所限定的壓電信號生成器實現。本發明的優選實施例如在權利要求2-9中所限定的。本發明進一步涉及一種如權利要求10中所規定的信令系統。

令人驚奇的是，已經發現，由合適壓電元件的受制和受限的變形所產生的電能，能夠產生充足的電能以用于能量敏感發射器的致動。

一般來說，根據本發明的信號生成器包括至少一個壓電元件,其與發射器操作連接，發射器轉而能夠從壓電元件的致動所產生的電流生成能夠由與生成器遠離的接收器所無線接收的電磁信號。

根據本發明的壓電信號生成器包括至少一個壓電元件，其與發射器操作連接，即以這樣的方式連接，使得由壓電元件生成的電能將使發射器產生和發送電磁信號。例如在上面引用的US6630894中所說明的,這樣的發射器在本領域中是已知的，且不需要詳細的說明。顯然，壓電元件，即對于其操作所需的手動壓力，是根據本發明的信號生成器中的發射器的唯一能量源。

接收器的細節取決于從發射器接收到的電磁輻射。同樣，這樣的接收器在現有技術中是公知的，且本文中且不需要詳細的討論。

例如從EP0210386和EP0576400中，根據本發明的適于使用的類型的壓電元件是已知的，但是需要在下面更加詳細地說明一些具體特性。一般來說，這樣的元件包括附著于由導電材料制成或涂有導電材料的載體層的壓電陶瓷層，導電材料諸如包括鋼、鎳、銀或合金的鐵。

載體層和其附著的壓電陶瓷層必須能夠具有對于生成通過通常在約1至約20帕斯卡的范圍內的手動壓力激活發射器所需電能來說所需要的反復可逆變形，并且這樣的反復變形必須不對壓電陶瓷層，或不對其能量生成能力造成損壞。合適的產品是商業可得的，且通常包括圓形金屬盤，例如由鋼制成的，具有約0.05-0.5mm范圍內的厚度，優選地從約0.1-0.3mm，帶有通常與金屬盤具有相同范圍內的厚度的、充當壓電陶瓷層的載體層的壓電陶瓷層的粘附層。典型地，陶瓷層的厚度與其載體層的厚度大約是相同的。雖然為了結構簡單的原因，圓形形狀是優選的，但這不是關鍵的，并且如果定位層和間隙層被適當地成形為提供載體層的外圍支撐，那么其他圓形或多邊形結構將是適當的。圓形盤的直徑或非圓形狀的最大直徑可以在例如約5至約50mm之間變化。

為了本發明的目的，壓電陶瓷層的變形被保持在謹慎選擇的限度內是必要的。雖然在涉及元件的操作壽命的范圍內，最小變形看起來并不關鍵，但很顯然這樣的最小限度將取決于激活發射器所需的最小壓電功率。另一方面，最大變形被認為是關鍵的且需要謹慎的限制。根據本發明，已經發現這樣的限制可以通過限制間隙的厚度來實現，該間隙充當針對信號生成器激活時發生的變形的程度的阻止器。顯然，必須選擇壓電陶瓷層的載體層，使得壓電陶瓷層將被充足變形以生成激活發射器所需的電能。一般來說，根據本發明的間隙厚度將在約0.05至約0.50mm的范圍內，優選地在從約0.1至約0.25mm的范圍內。

適于載體層的金屬的優選示例為不銹鋼（例如SUS304)、FeNi-合金組合、黃銅合金和具有類似物理和化學性質的其他金屬。

定義