Antennes imprimées pour UHF RFID

La RFID ou Radio Frequency IDentification est une technologie prometteuse et intelligente d’identification des objets à distance au moyen des ondes électromagnétiques. D’un point de vue technique, la RFID est une communication sans fil ou Wireless entre un lecteur et une étiquette intelligente ou TAG attaché à l’objet à identifier. Aujourd’hui la RFID UHF (Ultra High Frequency 860 MHz à 960 MHz) est en plein développement grâce notamment au développement des tags passifs et l’émergence des produits et systèmes complets.

Les principaux objectifs de ce projet sont définis de façon suivante:

• évaluation des composants RFID UHF Gen 2 (lecteurs, puces, straps inlays etc.) afin de choisir les plus adéquats pour le projet;
• mesures et caractérisation des ces composants (strap, inlay, puce).
• analyse des structures imprimées (antennes flexibles) par la méthode des moments (software spécialisé), pour la mise en évidence des interactions antenne-puce (strap), détermination de l’influence de l’objet à identifier (nature du support du tag) et modification éventuelle des (dimensions/géométrie) des structures.
• conception des structures simples pour la construction des prototypes de tags flexibles, à l’aide des matériaux facilement disponibles et bon marché (bande de cuivre auto collante encres/colles métallisées, autres).
• tests de prototypes optimisés (tags) et comparaisons avec les composants commerciaux dans le but de valider la méthode de conception proposée.

Le matériel utilisé a été sélectionné à la suite d'une brève étude comparative de ce qui se trouve sur le marché:

• lecteur: CAEN RFID A948EU-Reader,
• straps: RF-UHF-STRAP-02 de Texas Instruments et XAG2-E-STRAP de ST Micro-Electronics.
   

Les antennes ont été réalisées comme des PCB sur différents types de substrat. Un nombre important d’antennes de tags ont été fabriquées à l’aide d’une fine bande de cuivre autocollante collée sur un substrat simple (papier, carton ou des feuilles plastiques transparentes) et coupée conformément à la géométrie optimisée.

La conception et l’optimisation des antennes imprimées à été réalisée à l’aide du programme Designer 3.5 d’Ansoft. Seules les structures 2D ont été analysées. La majorité des d’antennes simulées sont prévues pour le strap de TI. Une ou deux antennes ont été étudiées pour le strap de ST.Les distances de détection des tags ont été mesurés à l’EPFL dans la chambre anéchoïque du LEMA (Laboratoire d’Electromagnétisme et d’Acoustique), dans la cellule EMC de la HES-SO Valais et en conditions extérieures.

Les résultats obtenus sont tout à fait satisfaisants. La comparaison avec quelques inlays commerciaux disponibles montrent souvent (à l’exception d’un ou deux cas) que les tags développés pour le projet obtiennent de meilleures performances. Les objectifs fixés de 5 mètres pour les tags sur objets non métalliques et de 1 mètre pour les tags sur surfaces métallisées, sont largement dépassés.

 
Exemples d'antennes développées dans le cadre du projet