Méthode de conception et d'optimisation d'éléments rayonnants de cartes à puce pour applications en RFID HF

Design and optimization method of radiating elements dedicated to HF RFID smart cards

• Auteur / Autrice : Oumar Mourad
• Direction : Robert Staraj
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 07/11/2014
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique, antennes et télécommunications (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Michel Auguin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Robert Staraj, Michel Auguin, Philippe Pannier, Smaïl Tedjini, Thibaut Deleruyelle, William Tatinian, Philippe Le Thuc, Claude Tételin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Pannier, Smaïl Tedjini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champs magnétiques

Systèmes d'identification par radiofréquence

Mots clés libres

RFID

Champ magnétique

Boucle de courant

RFID

H-field

Coil antenna

Résumé

La bande de fréquence HF est une bande internationale de plus en plus utilisée de par le monde pour des applications RFID (Radio Frequency IDentification). Les nombreuses applications telles que le suivi, l'emballage, le transport, et la détection ont en effet suscité un intérêt grandissant pour la RFID sans contact en champ proche à 13,56 MHz basée sur la norme de communication ISO/IEC 14443. Pour les systèmes RFID HF à faible coût, les interfaces de communication lecteurs/étiquettes utilisent des antennes boucles inductives formées par l'enroulement de fils ou de bandes conductrices. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement à la conception et à l’optimisation de l’antenne de l’étiquette utilisée comme ticket de transport pour fournir le maximum d’énergie au circuit intégré. Nous analysons plus particulièrement l’influence des paramètres géométriques et les matériaux de fabrication de l’élément rayonnant afin de proposer une méthodologie de conception d’antenne inductive. Pour ce faire, une modélisation circuit du système RFID HF est proposée afin d’effectuer une meilleure analyse du couplage lecteur/étiquette ainsi que des points critiques de fonctionnement. Afin de valider les différentes études effectuées, de nombreux prototypes d’antennes ont été réalisés avec différents matériaux et les résultats obtenus analysés.

The HF frequency band is internationally allocated for worldwide and fastest growing band used in RFID (Radio Frequency IDentification) applications. The need for automation and advanced technologies in applications like tracking, packaging, transportation, and sensing has attracted the interest of the near-field contactless RFID at 13.56 MHz based on ISO/IEC 14443 communication standard. For low-cost RFID HF systems, communication interfaces use inductive loop antennas made up of the winding of conductive wires or strips. In this thesis, we are particularly interested in the antenna design and optimization of tags dedicated for transport to provide a maximum power to the integrated circuit. The influence of the geometric parameters and materials used for the realization of the radiating element has been particularly studied to reach to propose a methodology of inductive antennas design. To do this, a circuit model of HF RFID system has been proposed to analyze the reader / tag coupling and the different critical operating points. Several antenna prototypes were made with different materials to validate the different studies.