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检验轮胎参数的混合谐振结构

阅读：914发布：2023-03-11

专利汇可以提供检验轮胎参数的混合谐振结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且为了增加汽车的安全性，本发明推荐对行驶状态进行控制，特别是轮胎的物理参数。本发明涉及使用传感器来确定各种因素，例如轮胎的温度或压力。该传感器是混合型谐振无源谐振结构，其可以在制造过程中被集成于车辆地面连接装置中，特别是轮胎的橡胶中。所述混合型谐振无源谐振结构可以包括体波和压电膜谐振器。，下面是检验轮胎参数的混合谐振结构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种车辆地面连接元件，包括至少一个混合谐振声波结构(24)，其用作传感器并且包括支撑体(12)和压电换能器(14)，所述压电换能器包括安装在支撑体(12、26)上第一导电电极(16)和由压电材料膜(18)分开的第二导电电极(20)，所述混合谐振声波结构(24)的工作频率(F)在射频频谱内；
其中，混合谐振声波结构(24)在射频频谱内的工作频率(F)是混合谐振声波结构(24)的自然频率(F0)的N(N≠1)阶谐波；
混合谐振声波结构(24)还包括附加层(22)，其被安装在第二导电电极(20)的背对着压电材料膜(18)的表面上，以便通过将应变最大值定位于压电材料膜(18)中，从而使压电材料膜(18)内的声电密度最优化。
2.根据权利要求1所述的地面连接元件，其中，附加层(22)具有与支撑体(12)相同的材料性质。
3.根据权利要求1或2所述的地面连接元件，其中，混合谐振声波结构(24)的支撑体(12)为基板片材的形式。
4.根据权利要求1所述的地面连接元件，其中，压电材料膜(18)是薄氮化铝层。
5.根据权利要求1所述的地面连接元件，其中，混合谐振声波结构(24)还包括布拉格反射镜(26、28)，其位于附加层(22)上，和/或作为换能器(14)的支撑体，其由交替布置着的具有不同反射系数的材料层构成，并且在接近混合谐振声波结构(24)的谐振频率(F)时其反射系数最大。
6.根据权利要求5所述的地面连接元件，其中，混合谐振声波结构(24)还包括至少位于布拉格反射镜(26、28)上的结构涂层。
7.根据权利要求1所述的地面连接元件，还包括与所述混合谐振声波结构(24)相关联的天线(32、34)。
8.根据权利要求7所述的地面连接元件，其中，在至少一个第二谐振声波结构存在的情况下，每个谐振结构的特性使得能够进行温度的差分测量。
9.根据权利要求1所述的地面连接元件，其为轮胎，其中，传感器被集成于轮胎的橡胶中。
10.根据权利要求1所述的地面连接元件，其中，所述混合谐振声波结构(24)用于测量车辆的行驶参数。
11.根据权利要求10所述的地面连接元件，其中，所述行驶参数为轮胎的温度。
12.根据权利要求3所述的地面连接元件，其中，所述基板片材为单晶硅。
13.根据权利要求1所述的地面连接元件，其中，所述混合谐振声波结构(24)的工作频率(F)在300和3000MHz之间。

说明书全文

检验轮胎参数的混合谐振结构

技术领域

[0001] 本发明涉及在车辆行驶时对轮胎物理量值的远程测量，特别是通过射频线路和无源元件。

[0002] 更具体地讲，本发明涉及专用于此用途的在压电膜内带有体波(bulk waves)的谐振结构。根据本发明的结构可以最优化以在其频率范围内增加其质量系数(quality factor)和耦合系数(coupling factor)。

[0003] 本发明还涉及在车辆的地面连接体(ground connection)例如轮胎中使用混合谐振，以便对行驶参数例如轮胎橡胶温度或内部气压进行远程无线测量。本发明还涉及使用谐振结构，以便将有源MEMS(微机电系统)转换为无源MEMS，换言之，它们可被远程问询并且不连接到电源上。

背景技术

[0004] 为增加汽车安全性，将用于实时监测轮胎性能和/或它们的使用状态的系统集成起来看上去是理想的。为实现这一点，轮胎的仪器通路的目标是集成电子装置如传感器，例如，用于监测与轮胎使用和/或磨损有关的参数。例如，市场上的TMPS(轮胎压力监测系统)，它们通常由集成于轮胎阀中的传感器组成，用于通知驾驶员轮胎压力是否正确并且检测泄漏气。

[0005] 只要能够考虑到需要测量安装在汽车车轮上的轮胎在行驶状态下的物理参数，就会引起用于进行这种测量和将其结果传送到车辆内部或外部的控制系统的能量问题。电子装置必须还包括向传感器供电以及取回、甚至处理信号的装置。现有用于最普通安装TPMS系统的解决方案是基于使用与该方案相关联的电池进行能量管理，以致在轮胎的使用寿命过程中不需要替换它们。

[0006] 但是，理想的解决方案涉及无源传感器。换言之，传感器不需要任何携带在轮胎/车轮组件上的能源，而是仅通过远程射频波或通过与轮胎相关联的自动能量产生系统驱动。在通过射频波提供能量的情况下，问询信号(query signal)被发送到传感器，传感器上装有天线。在接收到信号之后，传感器发送包含关于物理参数信息的无线电波到天线，天线直接或间接感应无线电波。

[0007] 为此，已知例如文献EP 0 937 615中的声表面波(SAW)传感器可被用于无源地测量物理参数，如通过射频波测量轮胎连接强度。这种SAW传感器的解决方案被特别开发用于数据传输(US2005/093688)。

[0008] SAW传感器可以是延迟线(delay line)型(传感器产生的几个回声之间的相差取决于将被测量的参数)或谐振器(resonator)型(传感器的谐振频率取决于将被测量的参数)。由于尺寸紧凑，谐振器型传感器通常更为适于轮胎物理参数的测量，只是要获取这个参数需要在轮胎的制造过程中就集成传感器。

[0009] 但是，通过谐振器型传感器的高性能测量需要高谐振质量以便获得检测其谐振频率的最佳精度，并且谐振器要求最低可行插损(insertion losses)，即由于系统是无源的，所以设定最低可行插损才能使通过问询无线电波发出的能量最优化使用效果。并且还要对被测量的物理参数充分灵敏以便实现预想的应用。为了在不增加传感器最终尺寸的情况下实现这三个性能标准的最佳，SAW谐振器对于预想应用而言可能受限。具有最小插损及由此最大耦合度(10％而不是1％，例如，通过改变支撑件的压电材料)的SAW谐振器具有不足的谐振质量系数。

[0010] 此外，SAW谐振器对将被测量的物量参数、特别是温度的灵敏度可能太高，以致不能保证达到无线电发射标准(FCC或ETSI)，特别是在433.92MHz ISM频段。由此，高热灵敏度导致谐振在被允许的频段之外。最后，这种谐振表面波结构必须具有与声波波长和它们的真正结构有关的固定尺寸，以致需要最小长度以执行它们的频谱功能：典型的传感器通常为5mm×5mm。

[0011] 人们构想出的替代方案可以是使用基于将压电材料片置入振动中的体波谐振器，其中，两个面对的电极夹持着压电材料板，将射频域应用到由此产生的偶极终端，并且基于板的构成材料的晶向所允许的耦合，通过逆压电效应(inverse piezoelectric effect)产生板变形。

[0012] 考虑石英的热弹性特性(高机械质量系数，存在温度效应的取向补偿等等)，人们发现它是这种应用的优选材料。这种普通的谐振器以大约1MHz操作，这对于最佳射频检测而言太低了。为增加频率，必须将常用的固体材料减薄到一定厚度(为此，板的最小厚度是大约30μm)，这种厚度对于任何工业应用而言都存在危险：1GHz的频率对于经典体波谐振器的应用构成了实际限制。

[0013] 这些块体声波BAW 振荡器不能用于实践，特别是测量严格环境中的行驶参数，而市场上还没有SAW传感器的替代品。

发明内容

[0014] 本发明将描述如何克服现有传感器的缺点，并且提供一种适合测量车辆地面连接体特别是轮胎中的行驶参数的BAW型谐振器，而且其具有许多其它优点。

[0015] 为此，所设想的方法能同时使包括插损、谐振质量、灵敏度及尺寸等的前述各参数最佳。

[0016] 本发明提供了一种车辆地面连接元件，其包括至少一个混合谐振声波结构，所述混合谐振声波结构用作传感器并且包括支撑体和压电换能器，所述压电换能器包括安装在支撑体上第一导电电极和由压电材料膜分开的第二导电电极，所述混合谐振声波结构的工作频率在射频频谱内，具体是在300和3000MHz之间；其中，混合谐振声波结构在射频频谱内的工作频率是混合谐振声波结构的自然频率的N(N≠1)阶谐波；混合谐振声波结构还包括附加层，其被安装在第二电极的背对着压电材料膜的表面上，以便通过将应变最大值定位于压电材料膜中，从而使压电材料膜内的声电密度最优化。

[0017] 特别地讲，本发明涉及用于测量剧烈振动下的参数和温度状态的谐振器。根据本发明的谐振器是混合谐振结构，其具有高耦合等级，并且同时能够克服BAW方案在高频下遇到的困难、简单的FBAR结构在低频下工作的不可行性、以及在用于复合结构时缺乏充分耦合等问题。

[0018] 因此，根据一个方面，本发明涉及混合声波谐振结构，其适合用作地面连接体的行驶参数的传感器，其包括压电换能器，所述压电变换器包括两个电极，它们包围着一层薄膜形式的压电材料。两个电极中的一个被安装在支撑体上，另一个可被涂覆附加层。基于基板的厚度及谐振器的工作参数确定附加层的厚度，以使压电膜内的声电密度(acousto-electric density)最佳。所述厚度确定了谐振器的自然频率，其一个谐波是在目标射频范围内，换言之，优选在300MHz和3GHz之间。

[0019] 支撑体可以是基板，优选为放置在基板上的片材或布拉格(Bragg)反射镜的形式；附加层或上部电极还可被布拉格反射镜覆盖。根据本发明的设有布拉格反射镜的谐振结构可优选地完全或部分地封装在保护层内。所述保护层可作为包封体(encapsulation)，特别是使用用于产生包封体的标准选择性包封工艺，或者可被放置在低成本的电子元件封装中。至少一个布拉格反射镜被选择为使其反射系数在所述结构的谐振频率附近最大。 [0020] 基板可由几种材料构成，优选地它们具有机械及压电质量系数，以致谐振结构的12
乘积值QF超过3或5×10 。其还可以是单晶硅。压电层优选地由氮化铝构成，其可被沉积，例如通过阴极溅镀，或可以是单晶体，其可通过分子胶合被增加上去然后再被薄化。电极优选是沉积或集成在它们支撑体，即基板、布拉格反射镜或压电层上的金属层。附加层可具有或不具有压电性，优选地，其通过单晶体材料的外延生长而设置，但是，其还可以包括和基板所用材料相似的材料。

[0021] 根据本发明的结构可与汽车的地面连接元件相连接，例如，通过胶合。根据一个优选实施例，在轮胎制造过程中其被内置于轮胎的橡胶中。

[0022] 根据一个特定优选实施例，根据本发明的结构被耦合到射频天线上，目的是具有应答器的功能。这种应答器可与一或几个其它混合谐振结构相关联以进行差分测量(differentialmeasurements)，特别是对温度。

[0023] 根据另一个方面，本发明涉及混合谐振结构的用途，换言之，利用一种带有压电膜的BAW谐振器而不是普通的SAW谐振器来测量车辆的行驶参数，特别是温度，或在MEMS中用作对车辆行驶参数特别是压力灵敏的应变仪。

[0024] 请注意，在本发明的申请内容范围内，术语“轮胎”等价地意味着充气轮胎或弹性胎或履带。所有这些词语应该被解释为同等物。车辆的“地面连接体”1包括如上定义的轮胎2，以及形成其一部分的元件，例如嵌体3，以及将其连接到车体4上的所有部件，即车轮、轮缘、制动系统5、减振系统6、车轴等，以及关节7，如图1所示。附图说明

[0025] 在参照附图阅读完下面的说明后，本发明的其它特征和优点将变得更为清楚。所述附图仅为示例目的给出，它们决不具有限定性。

[0026] 图1，如前所述，示意性地示出了车辆的地面连接体和不同的传感器位置； [0027] 图2示出了混合谐振器；

[0028] 图3示出了根据本发明的一个优选实施例的带有布拉格反射镜和附加层的混合谐振器；

[0029] 图4示出了根据本发明的应答器；

[0030] 图5示出了根据本发明谐振器在MEMS中的另一种应用。

具体实施方式

[0031] 车辆行驶中，轮胎温度是影响安全的重要因素。因此，显然需要能够通过直接测量的方式定期测量该温度，目的是在轮胎不是处在适于最佳抓地的温度时通知驾驶员，或者使它们的寿命最佳。因此，为建立与车辆问询装置的射频连接，就需要将无源传感器和它的数据传输系统，换言之，大多数情况下其天线本身，在制造过程中直接集成到轮胎中。在对传感器的干扰尽可能低、用于轮胎的仪器保留为一个附件、并且所获得的组件的主要功能仍为保证最佳行驶状态的情况下，重要的是，集成于轮胎中的不同装置不会更改轮胎的机械性能和其寿命。SAW传感器的一个表面必须保持为空的，因此，显然对这种集成的封装需要使用附件约束，这甚至会增加它们的尺寸。

[0032] 由于可以在非压电基板上制作压电薄层，所以发现可以激发压电膜内的体波，所述体波通常具有纵向偏振，同时具有非常高的传播速度和高的压电耦合度(百分之几)。因此，已经开发了带有薄压电膜的不同BAW谐振器：薄膜谐振器TFR在基板上，或者加工于表面上或块体内(FBAR“薄膜体声波谐振器”；HBAR“高模薄膜体声波谐振器”)，或者带有布拉格反射镜(SMR“固态装配型谐振器”)。对于这种包括压电膜的混合谐振结构，如果在压电层中间施加最大应力，则电能和压电介质之间的耦合度最大。因此，机电耦合、温度效应和应力与谐振器声绝缘之间为一阶非耦合现象，并且因此而通常被认为彼此独立：这些现象之间的关系并不是微不足道的。

[0033] 这些混合谐振结构具有优于表面波传感器的优点，即它们在尺寸上小得多。特别地讲，根据本发明下述提出的实施例可以是大约200μm×200μm。此外，特别是在优选的布拉格反射镜结构中，可以低成本地包封传感器及其与天线之间的连接体，以实现在轮胎硫化之前可被直接集成于橡胶中的结构，而不用对系统进行复杂的包封。

[0034] 如图2中所示，基本上讲，根据本发明的混合谐振器(hybridresonator)10包括片材12，其由作为基板的材料制成。压电换能器14被安置在基板12的片材上。换能器14包括第一电极16，其沉积在片材12的表面上。优选地，形成第一电极16的层厚小于λ16/20，其中λ16是在层内部传播的声波的波长。第一电极16优选由具有良好导电性能的材料构成，以限制电阻损耗。优选地，其是从下述一组中选出的一种金属(Al，Mo，Ni，Ag，Pt，Au，W，Cu，...)，以致如果可能，其能够以取向方式沉积在基板12的表面上。

[0035] 换能器14包括一层压电材料18，其被安置在第一电极16的上面。选择基于压电材料性能的现有工艺以使层18的结构缺陷最小，这种结构缺陷会导致分散源以损害将电声能量限制在结构10的厚度内。因此，铌酸锂、铌酸钾、氮化铝、氧化锌以及其它压电材料可被沉积。膜厚对耦合率有影响(随后解释)。优选地，对于压电层18内的声波波长λ18，层厚等于λ18/2或者任何λ18/2的奇数倍时可获得最佳耦合。

[0036] 接着，对电极20沉积在压电材料18的表面上。如在第一电极16中情况一样，该第二电极20由具有良好导电性能的材料构成。优选地，由可取向或者较好外延生长方式沉积的材料制成。类似地，优选电极20的层厚小于λ20/20，其中λ20是在电极20材料内部传播的声波的波长。

[0037] 制造这种元件10的主要技术困难在于消除或局部薄化位于压电层14背面的基板12，以致能使振动自由形成：在压电膜片18下方的基板12能够产生“寄生模式(parasite modes)”，因为谐振器10的自然频率F0和工作频率F直接取决于基板12的厚度。基板12可在制造谐振器10之前或制造过程中被减薄达到这一厚度。也可以在制成谐振器10后立刻更改基板12的厚度，例如，可通过这一操作获得调节装置10的谐振频率的优点。 [0038] 这种被称为“混合谐振结构”的结构10具有许多与结构的基本模式
(fundamental mode)的不同可能谐波相对应的不同模式。因此，其变得比带有谐振器型SAW的结构更容易改变频段，这相应地增大装置的工作频率F0并且因此减小它的尺寸。 [0039] 因此，结构10，如图2中示出的那样，在非常高或非常低的频率下自然地谐振，这种结构使其应用类似射频转换器，换言之，优选在300MHz和3GHz范围内。由于根据本发明的复合使用，利用带有阶数N≠1的谐振而不是非基本谐振模式，选择与所需范围相对应的模式，可以适配谐振器10的工作频率。

[0040] 通过F0＝V/2e的关系给定这一结构10的自然谐振频率F0，其中，e是复合板材的有效厚度，其由薄层14/基板12构成，V是模式的等价速度，其主要取决于基板12的弹性(优选为单晶)，略微受薄膜18干扰。选择不同层厚，特别是单晶质片12，以使叠层中N阶谐振之一对应谐振器10所需的工作频率。此外，这种结构的尺寸可以设置成能在两个远比工作频段高的谐振频率(例如，对于中心频率为433.92MHz的频段，为1.8MHz)之间获得频谱差。因此，可精确地选择所选定的谐振频率。

[0041] 优选地，基板12由具有最高可能机械和压电质量系数的材料制成，质量系数与有12
用模式的谐振频率的乘积(QF)大于3×10 。例如，在大约400MHz时有用模式的谐振质量系数大于8000。良好的谐振质量对于测量非常有利，并且其与质量系数Q有关。对于SAW在433MHz时，该质量系数Q是大约8500到10000，因此利用根据本发明的结构可获得比较结果。例如，可在晶体或单晶体石英、玻璃或非定晶硅、兰克赛(langasite)La3Ga5SiO14及其变体(LGN(langanite)La3Ga5,5Nb0,5O14，LGT(langatate)La3Ga5,5Ta0,5O14等)、磷酸镓、蓝宝石、铌酸锂、钽酸锂、金刚石碳、碳化硅等之中选择材料。

[0042] 通过薄膜18的压电耦合可使偏振固定。此外，机械能到电能的转换取决于材料之间的耦合。优选地，对于所选择的工作模式F下的复合谐振器10，压电材料18的特性可充分地实现压电耦合，大于或等于石英上的表面波在不同区间(ST，X)中的耦合度(通常为1‰)。优选地使用具有高耦合系数的材料，例如氮化铝(AlN)或氧化锌(ZnO)，以致相当容易地使用不同方法，特别是在硅上。基于压电层18的性能、应用以及技术执行限制而改变厚度选择。

[0043] 优选地，根据本发明的结构10是“HBAR”型，其中，能量在压电层18和基板12之间几乎均匀地分布。这些结构10的特征在于，基板12/压电层18组件的谐波谐振，其整个有效厚度等于至少一个波长。声能不被限制在压电层18内，相反而是非常多地呈现在基板12上。相反地，在“FBAR”型结构中，声能自然地限制在压电层18内，并且是以在基本模式下压电层18谐振为特征的结构(一半波长或类似)。

[0044] 如上所述，对于包括压电膜18的复合谐振结构10，如果最大应力施加在压电层的中间，则电能和压电介质之间的耦合最大，并且上部层20可被加厚以致利用传播效应移动压电层18内的最大膨胀的位置。

[0045] 但是，优选地，弹性能可在添加到电极20上的附加增厚层22内传播，以避免谐振结构10的附加张力系数的剧烈降低。由此可获得5‰的耦合系数。因此，根据本发明，叠层12、16、18、20优选被添加沉积在对电极20表面上的附加层22。该附加元件22由被选择为具有较高机械和/或压电质量系数的一或几种材料构成，以致限制装置10的内损耗。优选地，根据对电极20的性能，层22可通过外延生长制成，由此保证其取向。

[0046] 层22被用于压电层18中集中有用模式的声电能量。在受限制的情况下，它是装置10的全阻抗适应元件(global impedanceadaptation element)。优选地，附加层22如此生长，以致该层22具有能够获得充分的过张力(over-tension)值的结构以限制装置10的内损耗。特别地讲，对于HBAR型谐振结构20，该附加层22是这样的，即通过将最大应力或应变定位于层18中而使能量不被完全限定在压电层18内，尽管能量仍显著呈现于层18中。

[0047] 事实上，不能认为添加附加层对于本领域技术人员而言显而易见。这是因为，没有公开的HBAR例子包括这种可以转移最大应力或应变的附加层。

[0048] 制成层22的材料优选从用于制成基板12的材料中选择，特别地讲，单晶体石英、玻璃或非定晶硅、兰克赛及其变体(LGN，LGT等)、磷酸镓、蓝宝石、铌酸锂、钽酸锂、金刚石碳、碳化硅等。附加层22可具有或不具有压电性能，其还可以包括氮化铝及铌酸钾。 [0049] 各个层、特别是片材12的厚度选择计算如下，叠层14、22的一个谐波谐振阶N(N≥1)与谐振结构10的工作频率F相对应。

[0050] 在一个优选实施例中，各构成元件被如下选择，即对应力的灵敏度尽可能地高，以致在其已经集成于特定变形系统中之后，可测量其所置于的主体的变形所导致的应力效应。

[0051] 此外，根据本发明的谐振器10可设有至少一个布拉格反射镜。如图3中示出的谐振结构24，还在转换器14的下表面上包括布拉格反射镜26，其在基板12和第一电极16之间，除其它功能之外，其可导致阻抗断开(impedance break)；以及/或者设在用于集中能量的附加层22的上表面上的布拉格反射镜28。

[0052] 正如通常情况，每个布拉格反射镜26、28由交替布置的具有不同反射系数的材料层构成，对于它们，厚度是λ/4的奇数倍。其中，λ是在网络26、28内部传播的波的波长：在不同层上的相继反射产生镜子的效果。例如，通过交替的Si和SixNy层构成叠层。每个镜子26、28的反射系数优选地被选择为在接近结构24的谐振频率时最大。

[0053] 选择用于制造每个镜子26、28的层结构以形成一个停止频段(stop band)，换言之，镜子执行其全波反射功能的频谱域，所述停止频段以一个谐波谐振为中心，该谐波谐振本身根据其本身的比耦合量(specific coupling qualities)、质量系数、热灵敏度等进行选择。还有益的是，通过形成镜子26的停止频段，以使频带宽度小于谐振结构24的两个谐波频率之间的距离，从而提高谐振器24的频谱纯度。

[0054] 特别地讲，在存在双镜26、28的情况下，可以调节每个镜子的结构以致它们的频谱响应略微偏离。由此，滤波功能比在带有单个镜或两个对称镜结构中的宽。优选地，前侧镜28被偏置，以致其被选择的谐振频率是在停止频段的下部，后侧镜则如下设置，以致其谐振频率位于停止频段的上部，反之亦然。

[0055] 特别地讲，在考虑集成于轮胎中的情况下，当然也适用于任何其它的使用，在谐振结构设有一或几个布拉格反射镜的配置中，可以将根据本发明的结构24的单面或全部结构24包含在罩层材料中；取决于应用，这种罩层可作为包封。一种声吸收剂，例如一层有机材料如聚合物，特别是基于环氧树脂的聚合物，因此可被沉积在至少一个布拉格反射镜26、28的表面上，以致可消除不被镜反射的模式对谐振器24的电响应的作用。理想的是罩层材料应与轮胎橡胶相容，以致在硫化过程中，根据本发明的结构被充分集成于轮胎中。例如，TM
可使用环氧树脂E514(Epotechny )。

[0056] 由此，显然根据本发明的混合谐振器能够比SAW结构获得更好的效率或耦合，同时具有高谐振质量并且结构紧凑。因此，可以有利地将传感器的能量损耗减少到最小，并且增加可靠性，同时将这种类型的无源系统的应用扩大到包括轮胎和地面连接体在内的诸多领域。此外，混合谐振结构的制造利用了微电子技术，特别是利用晶片沉积工艺，其中的基材可以是硅，其成本比用于SAW的石英的成本低很多。

[0057] 在一个优选实施例中，根据本发明的谐振器可被用作应答器(transponder)30，如图4中所示。谐振器10设有天线，其在本例中为带有两个条带32、34的双极型，条带连接到天线上。然后，通过将其放置到在相应频率范围内工作的发射器的场中来激发结构10的电谐振。在激发之后，结构12、16、18、20、22的自然频率将被再次发射，并且可利用适当的装置分析它。因此，可以制成应答器30。为此，信号可以随从于接收时结构的状态。另一个优点是显然可以调节谐振阻抗的模量，而与其它电子特性如耦合、热漂移等无关。接着，通过改变标准波比(SWR)，可以更容易地实现与其连接的天线进行最佳能量交换。 [0058] 此外，当本发明被用作无源应答器时，罩层可允许天线从其穿过或被罩入，这取决于是局部还是全部封罩。由于不用特定的包封，天线和传感器之间的机电耦联集成，以及在罩层内的吸收剂，能够较大地降低应答器的最终成本。

[0059] 因此，根据本发明的混合谐振器10、24、30可以测量行驶温度，它们可以集成于轮胎的橡胶中或胶结到地面连接元件上。特别地讲，根据本发明的谐振结构10、24可利用一组材料制成，这些材料增加其对温度变化的灵敏度。例如，材料的基于温度的频率改变系数(CFT)优选具有相同的正负号，以致可累积效果，例如像氮化锂及硅，它们都具有负的CFT。

[0060] 在另一种情况下，为了限制对温度变化的灵敏度，例如，当用于问询的可用频段低时，可使用CFT在相反方向上改变的两种材料，例如AlN和Si。这样，整个结构10的谐振频率就可根据温度改变。并且应答器30的功能可被用于例如直接监测在温度变化中的改变。

[0061] 这种应答器30可与根据本发明的另一谐振器10、24相关联。这样，谐振结构的耦合和谐振阻抗之间的不同被优先减少到最小，以限制差分损耗(differential losses)，并且因此能够将结构的远程问询与相同性能相对应，特别是在问询距离方面。由此，关于不同谐振器在相同问询距离上的响应级别方面，对问询的应答是一致的。

[0062] 优选地，结合使用两个谐振结构10，以致基于温度而使谐振结构的频率具有相反的漂移，由此影响如此产生的组件的灵敏度。特别地讲，通过将具有正向热漂移频率的谐振器安置在授权的频段的输入端，以及将具有负向热漂移频率的谐振器安置在所述频段的输出端，而使电子测量的灵敏度最佳。对于每个谐振器，单独地确定基本频率和当前频率之间的差异，并且在相同温度改变下为每个谐振器测得的差异之和等价于一热漂移，其为单元值的两倍。

[0063] 相反地，如果如下选择全部材料以致有用谐振频率(在所选择的问询频段内)的温度灵敏度尽可能低，则谐振结构可被集成于特定的可变形机械结构中以便直接测量应力效应：机械结构的变形导致谐振器声波特性更改，其引起它的一或多个谐振频率改变。可变形机械结构可以是连接到可变形膜片上的刚性棒的形式，可变形膜片的厚度被调节到可使将被测量的应力范围和代表所问询的信息的有用谐振均为最佳。

[0064] 根据本发明的谐振器使用了诸如在硅MEMS上的应变仪等若干混合结构(由于它们的相容性)，因此可以间接测量轮胎压力(或任何其它的三维应力)：再次强调，根据本发明的装置由于具有较小尺寸并且其基材是常规的，所以可在MEMS的制造工艺中被集成。例如，如EP 1 275 949中示出的钉式传感器40可被制成无源元件：可用如图5中示出的谐振混合结构型应变仪24替代蚀刻在MEMS 40上的压电应变仪，考虑到根据本发明的装置的小尺寸，这一点是可行的。

[0065] 还可以在相同的可变形机械结构上、特别是轮胎上设有几个根据本发明的谐振结构，它们一些被安置在对应变敏感的部分上，另一些被安置在不受应变影响的部分或中性轴线上，以致提供参照基准。每个频率关于固定基准改变的测量值可首先隔离残余热漂移，其次测量应变的效应。也可以返回到将被测量的效应的方向(信号)上。同样，通过使用基准，可消除温度测量的影响。基准的热灵敏度等于测试体的热灵敏度，以致基准谐振器和测量谐振器之间的频率漂移相等，而与工作温度无关。

[0066] 根据另一种应用，根据本发明的谐振结构可被串联耦合到电容型测试体上，测试体的值随着将被测量的物理参数而改变。谐振频率根据电容的值改变。组成谐振结构的一系列元件被如下选择，以致于有用谐振频率(在选择的问询频段内)的灵敏度尽可能小，其几何形状被选择成可使机电耦合最佳，以致通过频率牵引(frequency pulling)进行电容测量。然后，使用谐振结构的应答器功能进行问询，以直接监测电容变量的改变。优选地，谐振结构具有静态电容，其数值接近于将被特征化的电容值。

[0067] 为使灵敏度实现最佳，在本例中这样设计结构，以致谐振器的静态电容几乎等于电容型测试体的典型电容。为进一步提高灵敏度，可使用包括至少两个谐振结构的组件，只有其中一个被耦合到测试体上，另一个被用作基准。本发明还可用于并联耦合电容型测试体。

[0068] 特别地讲，根据本发明的谐振结构具有过张力，以致以充分的精度测定频率和其变化：非常低的插损，以致不用无谓地消散变换过程中接收的能量，在配置或运行过程中对于它们可能遇到的恶劣环境状况具有耐受性，例如，在-50℃到500℃之间的温度。

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