La simulation des antennes des tags RFID UHF passifs
Introduction gรฉnรฉrale
ย Antennes UHF et ULB multistandards pour des application RFID passives 1 Depuis la nuit de temps, il a toujours รฉtรฉ une prรฉoccupation pour l’homme d’identifier, de localiser et de suivre des objets en utilisant d’abord l’identification visuelle puis remplacรฉe par des รฉquipements รฉlectroniques. Plusieurs systรจmes pratiques ont รฉtรฉ utilisรฉs au cours des annรฉes, de motifs uniques ont รฉtรฉ placรฉs sur des objets, et des appareils de reconnaissances pouvaient identifier ces codes et par la mรชme voie l’objet sur lequel ils sont collรฉs. De lร est nรฉ le systรจme de codes ร barres qui, pendant plusieurs annรฉes, a permis de rรฉaliser ce rรชve d’identification des objets. Cependant les codes ร barres prรฉsentent plusieurs lacunes, notamment le manque de stockage de donnรฉes, la nรฉcessitรฉ de scanner, etc. Ces dรฉficits ont continuellement poussรฉ l’homme ร la recherche d’une meilleure solution pour pallier ร ce manque, et voilร pourquoi est nรฉe trรจs rรฉcemment la technologie RFID. Actuellement, le code ร barres est progressivement remplacรฉ par des puces RFID (pour Radio-Frequency Identification) ou ยซ รฉtiquettesยป communicantes ayant lapossibilitรฉ de stocker de lโinformation deย nmaniรจre dynamique et de communiquer sans fil avec leur lโenvironnement ambiant. Or depuis quelques annรฉes, bon nombre ย de chercheurs et industriels ont montrรฉ que lโon pouvait tirer parti de cette ยซ instrumentation des produits ยป via ces technologies.
ย Des apports ont รฉtรฉ dรฉmontrรฉs dans des domaines tels que la traรงabilitรฉ, la lutte contre les ยซ contre-faรงons ยป, le pilotage de la production, la domotique, etc. La prolifรฉration de ces puces semble aujourdโhui trรจs importante. On cherche ร les attacher ร des produits usuels, tels les passeports pour augmenter la sรฉcuritรฉ, par exemple. Il suffit de prรฉsenter un ยซ passe ยป ร une borne de mรฉtro pour valider et compter ses trajets. Il nโest presque plus nรฉcessaire de patienter pour valider son identitรฉ dans bon nombre dโendroits. On a vu mรชme des puces sous-cutanรฉes qui peuvent identifier des humains. Il y a donc des questions dโรฉthique sรฉrieuses quant ร leur application dans le monde actuel. Techniquement, on peut lire dรฉsormais les puces incorporรฉes dans des vรชtements et produits ordinaires sans que celui qui porte avec lui ces puces le sente.
Normalisation EAN
ย L’EAN ou European Article Number est une norme garantissant que le code ร barres d’un article sera reconnu dans tous les pays de l’Union Europรฉenne. L’EAN assure aussi une compatibilitรฉ avec les codes UPC utilisรฉs en Amรฉrique du nord. Le mot codรฉ est constituรฉ de 8 ou 13 caractรจres repartis entre trois zones comme prรฉsentรฉes sur les figures 1.1 et 1.2. La lecture se fait de gauche ร droite.
๏ท Le ยซย drapeauย ยป codant sur deux caractรจres et qui exprime le pays d’origine du code
๏ท La ยซย zone utile de codageย ยป qui comprend 10 caractรจres dont les 4 premiers reprรฉsentent le fabricant et les 6 derniers l’article (cas d’un code sur 13 chiffres).
๏ท Le dernier caractรจre est le ยซย code de contrรดleย ยป qui dรฉtermine la validitรฉ du code
Dรฉfinition RFID
ย Le terme ยซ RFID ยป, acronyme de lโexpression anglo-saxonne ยซ Radiofrequency Identification ยป Identification (ร lโaide dโondes) Radiofrรฉquences, elle fait partie des technologies dโidentification automatique (AIDC, Automatic Identification and Data Capture) [6], au mรชme titre que le code ร barres, la reconnaissance de caractรจres, laย reconnaissance de formes, ou les cartes ร pistes magnรฉtiques. [7] Cโest un terme gรฉnรฉrique qui dรฉsigne un vaste ensemble dโapplications pour lโidentification ยซdโobjets ยป au sens large, dโen suivre le cheminement et de tirer des informations sur lโobjet en question ร distance grรขce ร une รฉtiquette ร radiofrรฉquence, au moyen dโune communication par ondes radio, c’est-ร -dire ยซ sansfil ยป. Tout (personnes, objets, vรฉgรฉtaux, etc.) est a priori identifiable et le terme ยซ RF ยป couvre tous les types de liaisons ยซ sans fil ยป ou ยซ sans contact ยป rรฉalisรฉes ร lโaide dโondes รฉlectromagnรฉtiques, des trรจs basses frรฉquences (TBF) aux infra-rouges et jusquโร la lumiรจre visible. [7]
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Table des matiรจres
Dรฉdicace
Remerciement
Rรฉsumรฉ
Abstract
Table des matiรจres
Liste des figures
Liste des tableaux
Acronymes & Abrรฉviation
Introduction gรฉnรฉrale
Chapitre I : lโidentification par radio frรฉquence RFID
I.1 Prรฉsentation du chapitre
I.2 Les diffรฉrents types de technologies d’identifications automatiques
I.2.1 Bref aperรงu sur les codes a barres
I.2.2 Lecture d’un code ร barres
I.2.3 Impression d’un code ร barres
I.2.4 Normalisation EAN
I.2.5 Quelques exemples de codes ร barres
I.3 LโIdentification par Radiofrรฉquence
I.3.1 Historique
I.3.2 Dรฉfinition RFID
I.3.3 La technologie
I.3.3.1 Les systรจmes qui fonctionnent par couplage magnรฉtique
I.3.3.2 Les systรจmes qui fonctionnent par couplage รฉlectrique en champ lointain
I.4 Prรฉsentation dโun systรจme RFID (Composants de base)
I.4.1 Le tag (รฉtiquette)
I.4.2 Le lecteur
I.4.3 Communication lecteur-รฉtiquette
I.4.3.1 Protocoles de communication โ Collisions
I.4.3.1.a Protocole TTF
I.4.3.1 .b Protocole RTF
I.5 Les diffรฉrents types de tags et leurs spรฉcificitรฉs techniques
I.5.1 Les systรจmes RFID UHF et Micro-ondes
I.5.1.1 Les systรจmes sans puces
I.5.1.2 Les systรจmes avec puces
I.5.1.2.1 Tags passifs (sans batterie)
I.5.1.2.2 Tags semi-passif
I.5.1.2.3 Tags actifs
I.5.2 La RFID BLU
I.6 Traitement et stockage des donnรฉes
I.7 Problรจmes de collision
I.8 Nรฉcessitรฉ d’un numรฉro unique
I.9 Le problรจme des frรฉquences
I.9.1 Description des bandes de frรฉquences utilisรฉes en RFID
I.10 Normes des systรจmes RFID
I.11 Applications
I.12 Avantages et inconvรฉnients
I.12.1 Avantages
I.12.2 Inconvรฉnients
I.13 Conclusion
Chapitre II : Les antennes RFID
II.1 Introduction
II.2 Quโest ce quโun champ รฉlectromagnรฉtique ?
II.3 Caractรฉristiques des antennes
II.3.1 Caractรฉristiques de rayonnement
II.3.1.1 Diagramme de rayonnement
II.3.1.1.a Directivitรฉ
II.3.1.1.b. Gain
II.3.1.1.c Lobes et zรฉros secondaires
II.3.1.2. Puissance rayonnรฉe
II.3.1.3 Rรฉsistance de rayonnement
II.3.2 Caractรฉristiques รฉlectriques
II.3.2.1 Coefficient de rรฉflexion S11
II.3.2.2 Impรฉdance dโentrรฉe
II.3.2.3 Bande ou frรฉquences dโutilisation
II.3.2.4 Rendement
II.4 Classification des antennes
II.4.1 Antennes Omnidirectionnelles
II.4.2 Antennes Sectorielles
II.4.3 Antenne Directionnelle (directives)
II.5 Choix de la technologie des antennes imprimรฉes
II.6 Domaine dโutilisations
II.7 Description de lโantenne imprimรฉe
II.7.1 Le substrat
II.7.2 Les รฉlรฉments rayonnants (Patchs)
II.7.3 Mรฉthodes dโalimentation
II.8 Antennes dans les applications RFID
II.8.1 Antenne ultra large bande
II.8.2 Types dโantennes ULB
II.8.3 Les principaux types dโantennes de tags RFID UHF passifs
II.14 Conclusion
Chapitre III :Simulation dโantennes imprimรฉes UHF et ULB
III.1 Introduction
III.2 La mรฉthodologie de conception dโantennes de tags RFID UHF passifs
III.3 La simulation des antennes des tags RFID UHF passifs
III.3.1 Antenne Quasi Log-Pรฉriodique
III.3.1.1 Design de lโantenne
III.3.1.2 Simulation
III.3.1.3 Lโadaptation lโantenne ร la puce
III.3.1.4 Interprรฉtation des rรฉsultats
III.3.2 Antenne T-Match du dipรดle planaire
III.3.2.1 Design de lโantenne
III.3.2.2 Simulations sous le logiciel CST Studio
III.3.2.3 Dรฉtermination de lโimpรฉdance de lโantenne
III.3.2.4 Interprรฉtation des rรฉsultats
III.3.3 Antenne IFA
III.3.3.1 Rรฉsultats obtenus par le simulateur CST MWS
III.3.3.2 Interprรฉtation des rรฉsultats
III.3.4 Antenne PIFA
III.3.4.1 Simulations et rรฉsultats
III.3.5 Antenne dipรดle repliรฉ et antenne mรฉandre
III.3.5.1 Antenne dipรดle repliรฉ
III.3.5.1.1 Antenne dipรดle repliรฉ avec du substrat FR4
III.3.5.1.2 Antenne dipรดle repliรฉ avec un substrat du polyamide
III.3.5.1.3 Antenne dipรดle repliรฉ avec un substrat du papier
III.3.5.1.4 Interprรฉtation gรฉnรฉrale
III.3.5.2 Cas dโune ligne mรฉandre
III.3.5.2.1 Ligne mรฉandre avec du substrat FR4
III.3.5.2.2 Antenne ligne mรฉandre avec un substrat du polyamide
III.3.5.2.3 Antenne ligne mรฉandre avec un substrat du papier
III.3.5.2.4 Interprรฉtation gรฉnรฉrale
III.3.6 Antenne IFA fonctionne ร la frรฉquence 2.4 GHz
III.3.6.1 Gรฉomรฉtrie d’antenne IFA
III.3.6.2 Simulation et rรฉsultat
III.3.7 Antenne MFNSPA (Minkowski Fractal Nested-Slot Patch Antenna)
III.3.7.1 Simulation et rรฉsultat
III.4 Antennes ultra large bande
III.4.1 Antenne sans encoches
III.4.2 Antenne BLU avec encoches
III.4.3 Antenne BLU avec fentes
III.5 Conclusion
Conclusion gรฉnรฉrale
Annexe
Bibliographie
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