Radio-identification

L’électromagnétisme permet d’améliorer la fiabilité d’une opération de contrôle. La Radio-Identification (RFID) est ainsi un domaine où les applications sont nombreuses et variées, allant de la traçabilité logistique des produits au contrôle des biens et à la sécurité des personnes, tout en considérant des milieux de communication fortement perturbés. Le développement des systèmes RFID fait appel à des compétences des domaines de la modélisation électromagnétique, de la transmission d’énergie et d’information sans fils. De nombreux compromis sont au cœur de cette technologie suivant les performances recherchées en termes de portée, débit (donc bande passante), gestion d’un volume de contrôle donné ou capacité de télé-alimentation (Wireless Power Transfer, WPT). A cela s’ajoute les aspects ergonomiques liés à la réalisation des tags, qui déterminent la viabilité de l’application.

Deux principaux modes de communication existent entre le lecteur/interrogateur et les tags/transpondeurs (transmitters/responder) : la RFID UHF/SHF basée sur la propagation d’ondes (back-scattering) et la RFID LF/HF où l’échange d’information repose sur un couplage magnétique (load modulation). Les thèmes de recherche RFID privilégiés au GeePs concernent les solutions en LF (125/134 kHz) et en HF (13,56 MHz, idem NFC) mettant en œuvre des tags de petite taille comparée à « l’antenne » du lecteur, en environnement électromagnétiquement perturbé, tels que le métal, l’eau…[NFC][CHEq][Pebbles][TUB].

Ce critère de taille conduit généralement à rechercher une détection en masse et en volume, et non pas à rechercher une portée maximale dans une direction privilégiée [Pebbles][DDC][TLA]. Ainsi, l’étude de la distribution du champ magnétique généré par des structures complexes « d’antennes » lecteurs permet d’optimiser les zones de couplage inductif [DDC][TUB]. Deux principes physiques de base sont actuellement exploités pour nos différents prototypes développés : la présence de sous-boucles, ou boucles-multiples et l’utilisation de résonateurs intermédiaires [TUB], connue en WPT.

Cette thématique de recherche pluridisciplinaire associe expérimentation et modélisation électromagnétique, mais implique aussi la mise en œuvre de dispositifs RFID et/ou NFC pour des applications concrètes nécessitant un prototypage. Les différents cas d’étude actuels portent sur la traçabilité des galets [Pebbles][CHEq], d’instruments métalliques [TUB], de gélules ingérables [NFC] ou encore d’animaux…

Illustrations de quelques travaux :

Figure 1 : Illustration des différents cas d’étude pour des tags de petites tailles [NFC][DDC]

Figure 1 : Illustration des différents cas d’étude pour des tags de petites tailles [NFC][DDC]

Figure 2 : principe des multi-boucles complémentaires [Pebbles] et antenne de type damier [CHEq]

Figure 2 : principe des multi-boucles complémentaires [Pebbles] et antenne de type damier [CHEq]

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Figure 3 : Vidéo illustrant la distribution du champ magnétique pour des antennes complémentaires [Pebbles]ICL][TLA]Téléchargez la vidéo

Figure 3 : Vidéo illustrant la distribution du champ magnétique pour des antennes complémentaires [Pebbles]ICL][TLA]

Figure 4 : Principe du couplage avec résonateur intermédiaire (M13=M31=0) et prototypes de démonstration pour la RFID/NFC

Figure 4 : Principe du couplage avec résonateur intermédiaire (M13=M31=0) et prototypes de démonstration pour la RFID/NFC

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Figure 5 : Vidéo illustrant l’application du principe des résonateurs intermédiaires dans une structure tubulaire [TUB]Téléchargez la vidéo

Figure 5 : Vidéo illustrant l'application du principe des résonateurs intermédiaires dans une structure tubulaire [TUB]  


Contact : Antoine DIET (Antoine.Diet[at]geeps.centralesupelec.fr)

 

Quelques publications récentes
[Pebbles] M. Grzeskowiak, A. Diet, P. S. Diao, S. Protat, C. Bourcier, Y. Le Bihan, G. Lissorgues. Pebbles Tracking Thanks to RFID LF Multi-loops Inductively Coupled Reader. Progress In Electromagnetics Research, PIER C, ISSN: 1937-8718, N°55, pp. 129-137, 2014.

[NFC] M. Grzeskowiak, F. El Hatmia, A. Diet, M. Benamara, D. Delcroix, T. Alves, S. Protat, S. Mostarshedi, O Picon, Y. Le Bihan, G. Lissorgues. Coils for ingestible capsules: Near-field magnetic induction link. Comptes Rendus Physique, V16, I9, November 2015, Radio science for connecting humans with information systems / L’homme connecté, pp. 819-835, ISSN 1631-0705, doi:10.1016/j.crhy.2015.07.009

[DDC] A. Diet, M. Grzeskowiak, Y. Le Bihan, M. Biancheri-Astier, M. Lahrar, C. Conessa, M. Benamara, G. Lissorgues, F. De Oliveira Alves. Improvement of HF RFID Tag Detection with a Distributed Diameter Reader Coil . IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, to appear in 2016, ISSN 1536-1225, DOI: 10.1109/LAWP.2016.2544540.

[ML] K. Wang, A. Diet, S. Abou Chakra, C. Conessa, M. Grzeskowiak, T. Bouaziz, S. Protat, D. Delcroix, L. Rousseau, G. Lissorgues, A. Joisel. Detecting range and coupling coefficient tradeoff with a multiple loops reader antenna for small size RFID LF tags . IEEE International Conference on RFID-Technology and Applications 2012, IEEE RFID-TA, pp. 154-159, 2012 november 5-7, Palais de la Méditerranée, Nice, France.

[ICL] A. Diet, M. Grzeskowiak, Y. Le Bihan, C. Conessa. Improving LF Reader Antenna volume of detection for RFID token tag thanks to Identical Coaxial Loops (ICLs) and in/out-of phase multiple-loops structures . IEEE International Conference on RFID-Technology and Applications 2014, IEEE RFID-TA, 2014 sept. 8-9, Tampere, Finland, ISBN: 978-1-4799-4680-8/14, pp. 208-213.


[TUB] A. Diet, M. Grzeskowiak, M. Benamara, Y. Le Bihan, C. Conessa, G. Lissorgues, F. Alves. Detection tube for small HF RFID tags, based on mutual coupling with a coil resonator. European Microwave Week EuMW 2015, 45th EuMC September 7-11, Paris, France.

[TLA] M. Benamara, M. Grzeskowiak, A. Diet, G. Lissorgues, Y. Le Bihan, S. Protat, C. Conessa. A Twisted Loop Antenna to Enhance HF RFID Detection for Different Tag Positioning. 10th European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP 2016, 10-15 April 2016, Davos, Switzerland.

[CHEq] A. Diet, M. Grzeskowiak, Y. Le Bihan, M. Biancheri-Astier, A. Pozzebon, M. Benamara, C. Conessa, G. Lissorgues, F. De Oliveira Alves. LF RFID Chequered Loop Antenna for pebbles on the beach detection. European Microwave Week EuMW 2016, 46th EuMC 3-7 October, ExCel London, UK.