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Conception et Miniaturisation des Antennes RFID UHF ...ursi- · PDF fileAntennes RFID UHF Passives ... RFID) >Création du RFTlab pour répondre aux besoins des ... • Application

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  • Conception et Miniaturisation des Antennes RFID UHF Passives

    Design and Miniaturization of Passive UHF RFID Antenna

    A. Ghiotto, T.P. Vuong, E. Perret, S. Tedjini

    [email protected]/lcis/AGhiotto

    LCIS-INPGrenoble, ESISAR, Valence, France

    JournJournes scientifiques du CNFRS 2007es scientifiques du CNFRS 2007

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 2

    Introduction La Conception des Antennes RFID

    UHF Passives La Miniaturisation des Antennes

    RFID UHF Passives Conclusion et Perspectives

    PLAN

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 3

    Introduction La Conception des Antennes RFID

    UHF Passives La Miniaturisation des Antennes

    RFID UHF Passives Conclusion et Perspectives

    PLAN

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 4

    Les applications de la RFID Traabilit, logistique, scurit, lutte contre la contrefaon,

    LESISAR et le LCIS ont plus de 5 annes dexprience dans le domaine Formations Expertises Essais et tests (acteur de la dfinition des normes ISO RFID

    concernant la conformit et la performance des systmes RFID)

    >Cration du RFTlab pour rpondre aux besoins des industriels concernant la conformit la normalisation et la caractrisation des performances

    www.rftlab.com

    INTRODUCTION

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 5

    INTRODUCTION

    LF : 125 Khz

    HF : 13,56 Mhz

    UHF : 900 Mhz

    waves : 2,45Ghz

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 6

    INTRODUCTION

    La RFID UHF passive (868MHz EU, 915MHz US)

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 7

    INTRODUCTION

    Les Tags RFID passifs

    Le cot des tags doit tre minimis

    Lantenne est llment clef du systme RFID passif (Taille, Cot, Distance de lecture)

    Antenne

    Puce

    Substrat

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 8

    INTRODUCTION

    EM Reader signal

    Zl

    Rcupration dnergie

    Sinc ====PeGReader(4d 2)

    Pd ==== Sinc2GTag

    4 . Pd ==== Pe

    GReader(4d 2)

    .2GTag

    4 .

    Limpdance de lantenne doit tre adapte celle de la puce Zant=ZI*

    ZI=A-jB

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 9

    INTRODUCTION

    EM Reader signal

    Zl

    Transmettre un signal

    Backscatter signal

    incref SP = Fonction de Zl

    RCSmatch ====4R2 .Sref

    Sinc==== Dtag Atag ====

    42

    Atag Atag

    RCSopen ==== 0 RCSshort ==== 4RCSmatch

    Chip

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 10

    Introduction La Conception des Antennes RFID

    UHF Passives La Miniaturisation des Antennes

    RFID UHF Passives Conclusion et Perspectives

    PLAN

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 11

    Intgration de la notion de cot sur Le choix du procd de fabrication

    Lemboutissage Srigraphie (utilis dans le Circuit Imprim) Limpression par Offset (encre conductrice) Limpression par jet dencre (en dveloppement)

    Le type de matriaux (Papier, PET, Encre Conductrice)

    La structure (2D - Planaire)

    CONCEPTION DES ANTENNES

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 12

    Intgration des caractristiques de la puce RFID Impdance complexe Zchip=A-jB

    (10

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 13

    CONCEPTION DES ANTENNES

    Adaptation exploitant les proprits intrinsques de limpdance de lantenne

    ZantZchip*

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 14

    CONCEPTION DES ANTENNES

    Adaptation par lutilisation dlments distribus

    ZantZchip*Diagramme de rayonnement

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 15

    CONCEPTION DES ANTENNES

    Adaptation par lutilisation dune boucle inductive

    ZantZchip*

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 16

    CONCEPTION DES ANTENNES

    Adaptation par adjonction dun lment parasite

    R. V. Seshagiri Rao, Pavel V. Nikitin, Sander F. Lam, Antenna Design for UHF Tags: A review and practical Application, IEEE Transaction on A.P., Vol. 53, No. 12, Dc. 2005.

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 17

    Introduction La Conception des Antennes RFID

    UHF Passives La Miniaturisation des Antennes

    RFID UHF Passives Conclusion et Perspectives

    PLAN

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 18

    MINIATURISATION

    But

    Rendre les tags RFID discrets

    Diminuer le cot de production

    Utilisation au niveau produit dans la logistique ( item level identification )

    Mais miniaturiser la taille du tag sans pour autant augmenter laire occupe

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 19

    MINIATURISATION

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 20

    MINIATURISATIONGeneration : Process de Von-Koch

    -

    The 4 Koch affine functions

    The first 4 iterations

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 21

    MINIATURISATION

    Miniaturisation

    Contrle des rsonances

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 22

    MINIATURISATION

    Les pistes Lutilisation des mtamatriaux (MMT) Voie trs peu tudie

    Lutilisation de structure Fractale Miniaturisation limite

    Le repliement Solution optimale

    61Repliement

    44MMT

    25Gomtrie fractale

    Miniaturisation(%)

    Mthode

    D. Bechevet, "Contribution au dveloppement de Tags RFID, en UHF et Microondes, sur matriaux plastiques", thse de doctorat de lInstitue National Polytechnique de Grenoble, 9 Septembre 2005, Valence, France.

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 23

    MINIATURISATION

    Les effets de la miniaturisation

    Aire effective diminue Distance de lecture rduite

    Qualit de la modulation dtriore

    Mais une sensibilit attnue vis--vis de lenvironnement proche

    Qualit de la polarisation affecte

    Efficacit de lantenne attnue

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 24

    Introduction La Conception des Antennes RFID

    UHF Passives La Miniaturisation des Antennes

    RFID UHF Passives Conclusion et Perspectives

    PLAN

  • URSI/CNFRS JS 2007 A.Ghiotto 21 Mars 2007 25

    CONCLUSION et PERSPECTIVES

    La conception dantenne pour la RFID UHF a t introduite

    Les mthodes de miniaturisation ont tprsentes La miniaturisation reste limite Elle affecte les performances Dautre techniques peuvent permettre une

    discrtion de lantenne (encre conductrice pigmente, utilisation du texte comme lment rayonnant,)

  • Merci de votre attentionRfrences

    [1] D. Bechevet, T-P. Vuong, S. Tedjini, "Design and Measurements of Antennas for RFID, made by Conductive Ink on Plastics", oral presentation, 2005 IEEE AP-S International Symposium and USNC/URSI National Radio Science Meeting , 3-8 July 2005, Washington DC, USA. [2] D. Bechevet, "Contribution au dveloppement de Tags RFID, en UHF et Microondes, sur matriaux plastiques", thse de doctorat de lInstitue National Polytechnique de Grenoble, 9 Septembre 2005, Valence, France.[3] A. Ghiotto, T-P. Vuong, S. Tedjini et M. C. E. Yagoub, "Conception dune Antenne de Tag RFID UHF Passif", 15mes Journes Nationales Microondes, 23-24-25 Mai 2007, Toulouse, (accept).[4] A. IBRAHIEM, A. Ghiotto, T-P. VUONG, S. TEDJINI, Bi-band Fractal Antenna Design for RFID Applications at UHF, The first European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2006), 6-10 November 2006.[5] S. R. Best, "On the Performance Properties of the Koch Fractal and Other Bent Wire Monopoles", IEEE Transaction on Antenna and Propagation, Vol. 51, No 6, June 2004, P. 1292.[6] D. Dobkin, S. Weigand, "Environmental Effects on RFID Tag Antennas ", IEEE MTT-S International microwave symposium, 12-17 June 2005.[7] R. Kourri, V. Beroulle, T.P. Vuong, S. Tedjini, UHF RFID tag-antenna optimization using VHDL-AMS behavioral modeling", Springer, Mixed signal letter, 2007.[8] R. V. Seshagiri Rao, Pavel V. Nikitin, Sander F. Lam, Antenna Design for UHF Tags: A review and practical Application, IEEE Transaction on A.P., Vol. 53, No. 12, Dc.2005.

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