Conception et réalisation d’antennes RFID UHF compactes large bande pour l’électronique ubiquitaire : application au domaine verrier

par Kamel Guerchouche

Thèse de doctorat en Micro et nanotechnologies, acoustique et télécommunications

Sous la direction de Christophe Loyez.

Soutenue le 08-07-2016

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) , en partenariat avec Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (laboratoire) .

mots clés

• RFID UHF optimisée à proximité de liquides
• Systèmes d'identification par radiofréquence -- Mesure
• Ondes décimétriques
• Antennes miniatures -- Biodégradation
• Ondes radioélectriques -- Propagation
• Radio -- Émetteurs et transmission -- Fading
• Traçabilité

Résumé

Aujourd’hui, le besoin grandissant d’une électronique autonome et discrète accentue l’intérêt et le développement des technologies passives d’identification automatique sans contact.Dans ce contexte, les technologies de type RFID UHF se heurtent à la nécessité d’adapter cette technologie à des environnements complexes et hétérogènes. Dans le cadre de cette thèse, des solutions RFID innovantes ont été investiguées pour le développement de dispositifs RFID UHF insensibles à la variation de l’environnement. La démarche scientifique suivie aborde plusieurs aspects tels que la caractérisation des matériaux, à l’aide d’une technique flexible de mesure permettant des mesures in-situ des caractéristiques radioélectriques. Suite à cette phase, nous présentons la conception d’antennes compactes large bande fonctionnelles en environnement hétérogène et peu sensibles à la variation de l’environnement. Une phase de tests vient ensuite valider expérimentalement notre approche. Cette démarche a été appliquée à une problématique industrielle à laquelle sont confrontés les acteurs du domaine verrier. Des antennes adaptées sur verre sont modélisées et validées expérimentalement. Les solutions RFID ainsi développées présentent un fonctionnement indépendant de la constitution du support de verre et tolérant la présence de liquide, permettant de lever la contrainte de dysfonctionnement des dispositifs RFID à proximité des liquides. Nous présentons également des travaux menés dans le cadre d’intégration d’antennes biocompatibles et biodégradables à base de polymères conducteurs, contribuant ainsi à la généralisation des solutions proposées pour la traçabilité à base d’électronique ubiquitaire.

Titre traduit

Conception and realization of compacts and wideband RFID UHF antennas for ubiquitous Electronics : application to the field of glass bottles

Résumé

Nowadays, the growing need of an autonomous and discrete electronic for traceability requirement, accentuate the interest for the development of contactless and automatic passives items identification (AUTO ID). In this context of growing interest for the development of these technologies, the expansion of the RFID UHF technologies encounters limitations to have a standard solution adapted to heterogeneous environments. Within the framework of this PHD, we propose an innovative RFID UHF solutions with broadband operation, compactness and capable to operate in heterogeneous surrounding. We also investigate the integration of these solutions with nonconventional materials supporting manufacturing constraints. The scientific approach takes into account different aspects such as the characterization and implementation of specific materials; we first developed a new radio electric characterization process with a flexible capability which permits in-situ measurements of geometrically complex substrates. Therefore, we present a new analysis approach for the optimization of broadband and compact RFID UHF tags that can operate insensibly in heterogeneous environment. In perspective, we propose a new antenna based on biocompatible and biodegradable polymers contributing to the development of the proposed solutions to the ubiquitous and green electronics.