Soutenance mémoire
La technologie des antennes RFID
Mécanisme d’alimentation du patch
Il existe plusieurs techniques d’alimentations des antennes micro-ruban. Les techniques les plus utilisées sont classées en deux grandes catégories :
Alimentation directement connectée à l’antenne
L’une des méthodes les plus utilisées est 1 ‘alimentation par une ligne micro-ruban (figure 3.6). La ligne de transmission est connectée directement au bord de l’antenne.
Cette technique offre une meilleure bande passante, des rayonnements parasites faibles et faciles à modéliser [9]. Dans la même catégorie d’alimentation directe, on trouve 1 ‘alimentation par câble coaxiale où le conducteur interne du câble est connecté au patch et le conducteur externe est connecté au plan de masse. La flexibilité que nous donne cette méthode pour le placement du câble aide à 1 ‘obtention d’une bonne adaptation d’impédance. Cependant l’inconvénient de cette technique est que la bande passante offerte est très étroite.
Alimentation par couplage
L’alimentation est assurée par un couplage électromagnétique. On distingue la méthode d’alimentation par couplage de proximité où un petit écart se trouve entre la ligne micro-ruban et 1′ antenne patch. Cet écart peut être utilisé pour une meilleure adaptation d’impédance, en plus, il offre un certain degré de liberté au design.Cependant, ce type d’antennes est difficile à modéliser et à fabriquer. Une deuxième méthode appelée alimentation couplée par fente. La ligne de transmission est séparée du patch par le plan de masse. L’alimentation est assurée par couplage où 1′ énergie électromagnétique est transférée via une fente au plan de masse.C’est une méthode multicouche et son apport n’est pas significatif par rapport aux autres techniques.Finalement, peu importe la technique ou la méthode utilisée, les antennes microruban sont basées sur une alimentation déséquilibrée (non balancée) où l’alimentation est assurée par une seule ligne (ligne de transmission, câble coaxial … etc). Cependant, 21 les antennes RFID ont besoin d’une alimentation équilibrée (balancée) pour pouvoir connecter les puces RFID. Donc des rn odifications doivent être apportées pour assurer une alimentation équilibrée des antennes RFID micro-ruban comme les vias ou shorting wall. Par contre, ces méthodes nécessitent des modèles à base des croisements de couches qui sont coûteuses et difficiles à modéliser (figure 3. 7).
Alimentation équilibrée (balanced)
La solution proposée par [6] pour assurer une alimentation balancée avec des antennes micro-ruban non balancées (pour des applications RFID) engendrent des faibles coûts. La technique est simple et repose sur le principe de création d’une autre ligne de transmission, c’est-à-dire que l’antenne micro-ruban ne fait plus référence à son plan de masse [6] (figure 3.8.a). La puce est alors reliée à ses deux lignes de transmission tel que montré dans la figure 3.8.b.
Ligne de transmission(+)
Les puces RFID
Les puces RFID existent sous plusieurs formes :
~ Le forrn at standard : elle n’est plus utilisée dans le domaine du RFID.
} Le format die (mort) nécessite \.Ule grande concentration lors de l’intégration avec l’antenne RFID.
} Boucle inductive est très difficile à 1 ‘intégrer manuellement. Elle est sophistiquée et demande beaucoup du temps lors de la fabrication.
} Le format strap est le plus utilisé. Il offre \.Ule grande flexibilité lors du processus d’intégration avec l’antenne.
Polymère à cristaux liquide (Liquid Crystal polymer)
Défmition du LCP
Grace aux propriétés thermoplastique, le matériau polymère à cristaux liquide (Liquid Crystal Polymer) a attiré plusieurs concepteurs électronique RF 1 micro-ondes [17]. Il peut aller d’un état liquide à un état solide et vice-versa sans changer ces propriétés (Figure 4.1 ). Le LCP devient rapidement le matériau de choix pour les nouvelles générations des circuits électroniques.
Propriétés chimiques de LCP
La cristallinité liquide dans les polymères peut se produire soit en dissolvant un polymère dans un solvant (polymères à cristaux liquides lyotropes) soit en chauffant un polymère au-dessus de son point de transition ou de fusion (polymères thermotropes à cristaux liquides). Les polymères à cristaux liquides sont présents sous forme fondue 1 liquide ou solide. Jusqu’ici, les LCP qui ont été utilisés dans l’intégration RF ont été exclusivement thermotropes.
Propriétés électriques du LCP
Pennittivité diélectrique et la tangente de perte
Le matériau LCP a une permittivité diélectrique et une perte tangentielle faibles. Une faible constante diélectrique est souhaitable puisqu’elle permet la fabrication d’une ligne de transmission à impédance contrôlée sur des substrats minces avec une faible perte d’atténuation [17]. En outre, une faible tangente de perte est également favorisée, car moins d’énergie est perdue dans le substrat. La perte tangentielle tano est égale à 0,02 – 0,04 à 100 GHz.Dans la figure 4.2, nous allons montrer une comparaison entre le substrat LCP et d’autres substrats en termes de stabilité de permittivité diélectrique et tangente de perte pour une gamme de fréquences allant jusqu’à 40 GHz.Les substrats PTFE et LCP ont une grande stabilité par rapport aux autres matériaux à différentes fréquences mais il est important de savoir que le PTFE présente deux inconvénients ; la complexité de fabrication avec un et le coût très élevé . De ce fait, malgré ses bonnes caractéristiques, le PTFE ne peut pas être le meilleur choix pour la conception des circuits RF à faible coût en le comparant au matériau LCP.
Propriétés électriques par rapport à l’humidité
En réalité, 1 ‘effet de 1 ‘humidité sur les antennes est important [8]. La durée de vie des circuits est affectée ainsi que les propriétés du substrat (diélectrique et tangente de perte) ce qui perturbe les performances de 1 ‘antenne.Cependant, les substrats LCP gardent les propriétés du substrat stable malgré une présence de l’humidité. Une étude a été effectuée en [18] où le substrat LCP a montré un fonctionnement stable en présence de 1 ‘humidité par rapport à quatre matériaux largement utilisés dans la conception des antennes et les circuits RF. Les mesures ont été faites à 1GHz pour différents taux d’humidité allant de 20% à 95%. Les résultats sont illustrés dans la figure 4.3.
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Table des matières
Liste des figures
Liste Des Tableaux
Liste des abréviations
Résumé
CHAPITRE 1Introduction Générale
1.1 Contexte de l’étude
1.2 Problématique du projet
1.3 Solutions proposées
CHAPITRE 2. La technologie des antennes RFID
2.1 L’intérêt de la technologie RFID
2.2 Domaine d’application
2.3 Topologie RFID
2.4 Types de système RFID
2.5 RFID Passif
2.5.1 Caractéristiques
2.5.2 Limitations
CHAPITRE 3. Antennes RFID (Étiquettes)
3.1 Théorie de la RFID
3 .1.1 Paramètres du circuit
3.1.2 Paramètres de rayonnement
3.2 Types des tags RFID passifs
3.2.1 Tag en boucle
3.2.2 L’antenne Tag dipôle
3.2.3 Patch Tags
3.2.4 Mécanisme d’alimentation du patch
3.3 Les puces RFID
CHAPITRE 4. Substrat LCP et Capteurs CNT
4.1 Polymère à cristaux liquide (Liquid Crystal polymer)
4.1.1 Définition du LCP
4.1.2 Propriétés chimiques de LCP
4.1.3 Propriétés électriques du LCP
4.1.4 Propriété du substrat LCP
4.1.5 Application du substrat LCP
4.2 Les Nanotubes de Carbon
4.2.1 Définition
4.2.2 Types de nanotubes de carbone
4.2.3 Propriétés électriques
4.2.4 Les capteurs à base de la technologie RFID
4.3 Étiquettes RFID pour détection de gaz
4.3.1 Conception
4.3.2 Résultats
4.4 Étiquette RFID entièrement conçue en CNT
4.4.1 Conception
Figure 4.16 : Vue d’ensemble de l’antenne tag CNT-RFID passive
4.4.2 Résultats
4.5 Synthèse
CHAPITRE 5. Antennes RFID pour des applications off-body
5.1 Le travailleur minier et son environnement
5.2 Les propriétés électriques du corps humain
5.3 Équations électromagnétiques dans le corps humain
5.4 Taux d’absorption spécifique (Specifie Absorption rate, SAR)
5.5 L’antenne tag RFID imprimée sur un substrat LCP mince
5.5.1 Conception
5.5.2 Résultats
5.5.3 Effet des encoches
5.5.4 Effet du plan de masse étendu
5.6 L’antenne RFID tag en contact avec le corps humain
5.6.1 Modèle du corps humain (Gustave)
5.6.2 Résultats
5.6.3 Conclusion
CONCLUSION
RÉFÉRENCES
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