Conception et réalisation d'un système de métrologie RF pour les systèmes d'identification sans contact à 13,56 MHz
par Stefan Barbu
Thèse de doctorat en Électronique. Traitement du signal
Sous la direction de Geneviève Baudoin.
Soutenue en 2005
mots clés-
Résumé
Les systèmes "sans contact" à 13,56 MHz deviennent de plus en plus performants en termes de vitesse, capacité mémoire, sécurité, etc. De nouveaux axes de recherche traitent de ces aspects, imposant une maîtrise complète de la couche physique, donc une connaissance approfondie de la partie RF. Avec la diversification des produits électroniques grand public et l'arrivée de nouveaux standards tels que le NFC, de plus en plus de systèmes électroniques se dotent d'une interface "sans contact" à 13,56 MHz. Afin de maximiser les capacités d'intégration et de contrôler l'interaction entre la partie "RFID" et le reste du système, il faut maîtriser tous les paramètres RF. L'essor des applications du type "sans contact", telles que le contrôle d'accès, la télé-billettique, les passeports et les visas, les cartes d'identité, pour ne citer que les plus répandues, impliquent de volumes de production élevés. Du point de vue industriel, la connaissance approfondie de la partie RF est indispensable autant pour l'optimisation des coûts de production, que pour le traitement des retours terrain. Le contexte normatif actuel fournit un minimum d'éléments pour assurer le bon fonctionnement des systèmes "sans contact". Dans ce cas, l'interopérabilité ne peut être assurée. De plus, le respect d'un gabarit ne permet pas une expertise du fonctionnement du système, les problèmes rencontrés autant en production que sur le terrain ne pouvant être diagnostiqués de manière précise. Le sujet de la présente thèse est la conception et le développement d'un système de métrologie pour la partie RF des dispositifs "sans contact" à 13,56 MHz. Nous nous sommes proposés de mettre en place une méthodologie et des outils qui permettent la caractérisation radio fréquence du comportement des systèmes RFID à couplage inductif, notamment les cartes à puce sans contact. La contribution personnelle peut être synthétisée au travers de trois approches : 1. Exhaustive – analyse approfondie du système et de son fonctionnement 2. Curative – résolution des problèmes de fonctionnement 3. Préventive – conception et simulation La problématique du fonctionnement est mise à plat, l'analyse mettant en évidence la plupart des problèmes rencontrés dans la partie RF des dispositifs "sans contact". Au travail orienté vers la résolution de problèmes s'ajoute une composante liée à la conception de tels dispositifs
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Titre traduit
Design and implementation of a RF metrology system for the 13. 56 MHz contactless identification systems
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Résumé
The 13. 56 MHz "Contactless" systems become more and more efficient in terms of speed, memory capacity, security, etc. New research axes deal with these aspects, imposing a complete control of the physical layer, thus a thorough knowledge of the RF part. With the diversification of the consumer electronics products and the arrival of new standards such as the NFC, more and more electronic systems become equipped with a 13. 56 MHz "contactless" interface. In order to maximise the integration capacity and to control the interaction between the "RFID" part and the rest of the system, we need to control the RF parameters. The boom of "contactless" applications, such as access control, ticketing, electronic passports and visas, ID cards, for mentioning only the most widespread, imply large production volumes. From an industrial point of view, the thorough knowledge of the RF part is essential, not only for optimising manufacturing costs, but also for treating the field return. The current standardisation context provides a minimum of elements for assuring the good functioning of the "contactless" systems. In this case, the interoperability cannot be assured. Moreover, respecting a gauge does not allow an expert appraisal of the system functioning, the problems encountered in production and in field not being diagnosed in a precise manner. The subject of the present thesis is the design and the development of a metrology system for the 13. 56 MHz "contactless" systems' RF part. We have proposed ourselves to establish a methodology and some tools allowing to characterise the RF behaviour of inductive-coupling RFID system, and particularly contactless smartcards. The personal contribution can be synthesized through three approaches : 1. Exhaustive – thorough analysis of the system and its functioning 2. Curative – solving the functioning problems 3. Preventive – design and simulation The functioning problematic is analysed, emphasising most of the frequently encountered problems with the RF part of the "contactless" systems. To the problem-solving oriented work we added a component linked to the design of such devices
