Reader Design for Chipless Millimeter-Wave Identification (MMID)TAG

L'identification par radiofréquence (RFID) est une technologie d'identification qui a de nombreuses applications utiles telles que le suivi des marchandises et les contrôles d'accès. RFID est une technique de transmission et réception à courte distance « sans-contact » pour envoyer des données ID à un lecteur à partir d'un objet marqué. Un système RFID se compose d'une étiquette de support de données, un lecteur, un middleware et une application d'entreprise. Tout d'abord, le signal transmis est généré par le lecteur, après une certaine distance de transmission dans l'espace libre, l'étiquette reçoit le signal détecté et après le traitement de signal ou codage du signal sur l'étiquette, le signal codé est renvoyé au lecteur. La réception et le traitement du signal seront finalement faits au récepteur. Cependant, la technologie RFID est entravée en raison de son prix élevé. Les étiquettes RFID sans puce résolvent le problème de coût et ont le potentiel de pénétrer aux marchés en grand public pour l'étiquetage de l'article à faible coût. Pour les étiquettes sans puce il n'y a pas de traitement de signal. Le traitement du signal se fait uniquement au niveau du lecteur. Ainsi, un lecteur qui est utilisé pour communiquer avec l'étiquette est également important dans un système de communication. Le domaine de fréquence ou la signature spectrale en fonction des étiquettes sans puce est un type d'étiquette sans puce. D'autre part, l'émetteur et le récepteur se composent d'un lecteur. Basé sur le principe de fonctionnement des étiquettes sans puce dans le domaine de fréquence, un lecteur comprend un émetteur et un récepteur utilisés pour communiquer avec une étiquette de fréquence et est présenté dans cette thèse. Tout d'abord, le principe de fonctionnement détaillé du système MMID sans puce, dans le domaine fréquentiel est introduit. D'autre part, sur la base du principe de fonctionnement, les spécifications de la conception du lecteur sont proposées. Plusieurs topologies différentes de la conception du lecteur seront comparées et la meilleure topologie sera sélectionnée pour la conception du lecteur. En second lieu, sur la base des spécifications du système de lecture et de la topologie sélectionnée, les résultats de simulation de la structure sélectionnée de lecteur sont présentés. Après les simulations, la conception du chaque composant est montré. Dans cette conception de système des circuits, tous les circuits passifs sont conçus et simulés dans HFSS et mesurés sur VNA. Tous les circuits actifs sont des puces commerciale de différentes compagnies. Les résultats des simulations et mesures de chaque circuit passif sont affichés.

Abstract

Radiofrequency identification (RFID) technology is an identification technology that has many useful applications such as tracking goods and access controls. RFID is a touchless, short distance transmission and reception technique for ID data that is sent from a labeled object to a reader. A data-carrying tag, a reader, middleware and an enterprise application would make up a RFID system. Firstly, the transmitted signal is generated by the reader, the tag receiver, after a certain distance of transmission in free space, a detected signal and after processing signal or encoding signal on the tag, the encoded signal is then sent back to the reader. Signal receiving and processing part will be finally processed in the receiver. However, the RFID technology is hindered because of its high price tag. Chipless RFID tags solve the cost issues and have the potential to penetrate into mass markets for low-cost item tagging. For chipless tags, there is no signal processing in tags, the signal processing is done only in the reader. So a reader, which is used to communicate with the tag, is also important in a communication system. Frequency domain or spectral signature-based chipless tags are some kinds of chipless tag. On the other hand, transmitter and receiver are the core parts of a reader, based on the working principle of frequency domain chipless tags, a reader that includes a transmitter and a receiver used to communicate with frequency tag is presented in this dissertation. First of all, the detailed working principle of a chipless MMID system in the frequency domain is introduced. Based on the working principle, the specifications of the reader design are proposed. Several different topologies of the reader design will be compared and the best topology will be selected for our reader design. Secondly, based on the specifications of the reader system and the selected topology, the simulation results of the selected structure of the reader are presented. After the simulations, the design of each component is shown. In this system design, all the passive circuits are designed and simulated in HFSS and tested on VNA. All the active circuits are commercial chips from different companies. Simulation and measurement results for each passive circuit are given. Finally, the whole circuits including designed passive circuits and active circuits are integrated into a system board to create a reader system. There are two system boards finally fabricated, one transmitter board and one completed reader board. The transmitter board is tested firstly. Upon achieving good results of the transmitter board, the whole transceiver board is tested finally.