Une explication détaillée des deux composantes de la technologie RFID

La technologie d’identification par radiofréquence (RFID) est une technologie d’identification automatique sans contact. Son principe de base est d’utiliser les signaux radiofréquences ainsi que leurs caractéristiques de couplage spatial et de transmission pour identifier automatiquement les objets à identifier par des objets stationnaires ou en mouvement.

Un système RFID se compose généralement de deux parties : l’étiquette électronique et le lecteur. L’étiquette électronique et le lecteur assurent un couplage spatial (sans contact) des signaux RF via des éléments de couplage. Dans le canal de couplage, le transfert d’énergie et l’échange de données sont réalisés selon des relations temporelles. Il existe deux types de couplage du signal RF entre le lecteur et l’étiquette électronique.

1) Couplage inductif : le couplage est obtenu via un champ magnétique alternatif à haute fréquence dans l’espace, basé sur la loi de l’induction électromagnétique.

(2) Couplage rétrodiffuseur électromagnétique : Dans le modèle du principe radar, les ondes électromagnétiques émises se réfléchissent par la cible au contact et rapportent l’information de la cible, selon les lois de propagation spatiale des ondes électromagnétiques.

Le couplage inductif convient généralement aux systèmes RFID à courte portée fonctionnant à moyennes et basses fréquences. Les fréquences de fonctionnement typiques sont : 125 kHz, 225 kHz et 13,56 MHz. La portée de reconnaissance est inférieure à 1 m, avec une distance de travail typique de 10 cm~20 cm. La méthode de couplage électromagnétique par rétrodiffusion convient généralement aux systèmes RFID longue distance fonctionnant à haute fréquence et à des niveaux micro-ondes. Les fréquences d’exploitation typiques incluent : 433MHz, 868MHz, 915MHz, 2,45GHz et 5,8GHz. La portée de reconnaissance est supérieure à 1 m, avec une portée typique de 3 m ~10 m.

Les balises électroniques, également appelées étiquettes radiofréquences, transpondeurs ou supports de données, fixent des étiquettes électroniques à l’article à identifier et sont les véritables porteurs de données du système RFID. En général, les balises électroniques se composent d’une antenne de balise et d’une puce dédiée à l’étiquette.

Selon la méthode d’alimentation, les balises électroniques peuvent être divisées en balises actives et passives. Les balises actives disposent de piles intégrées, tandis que les balises passives n’en ont pas.

Un lecteur, également appelé dispositif de lecture, peut être un dispositif de lecture/écriture ou lecture seule. Lorsqu’un article à identifier avec une étiquette électronique passe dans sa plage de lecture, il extrait automatiquement et sans contact les informations d’identification convenues de l’étiquette, permettant ainsi une identification automatique ou une collecte automatique des informations d’identification de l’article.

Technologie des dispositifs à ondes de surface acoustiques

Les ondes acoustiques de surface (SAW) sont des ondes mécaniques se propageant à la surface des cristaux piézoélectriques, avec une vitesse sonore de seulement un centième millième de celle de l’onde électromagnétique, ce qui entraîne très peu d’atténuation de propagation. Les dispositifs SAW sont fabriqués à l’aide de la technologie microélectronique sur des substrats piézoélectriques pour fabriquer des transducteurs électroacoustiques en forme de fourche et des coupleurs réflecteurs. En utilisant l’effet piézoélectrique du matériau substrat, les signaux électriques sont convertis en signaux acoustiques par entrée à un transducteur inter-doigts (IDT), qui est confiné à la surface du substrat puis restauré sous forme de signaux électriques. Cela permet le processus de conversion électrique-acoustique-électrique, complétant le traitement du signal électrique et produisant des dispositifs électroniques pour diverses applications. Les dispositifs à ondes acoustiques de surface fabriqués grâce à des technologies avancées de traitement microélectronique présentent des avantages tels que la taille compacte, la légèreté, une grande fiabilité, une bonne cohérence, une multifonctionnalité et une conception flexible. Ils ont été largement utilisés dans les communications, la télévision, la télécommande et les systèmes d’alarme, avec des centaines de millions de téléphones mobiles et de téléviseurs utilisant plusieurs filtres à ondes acoustiques de surface. Avec le développement rapide de la technologie de traitement, les dispositifs SAW couvrent désormais des fréquences de fonctionnement de 10 MHz~2,5 GHz, ce qui en fait des composants clés indispensables dans l’industrie moderne de l’information.

Principe de fonctionnement des étiquettes électroniques passives SAW

Les étiquettes électroniques passives SAW utilisent la modulation de réflexion pour transmettre les informations de l’étiquette au lecteur.

Une étiquette SAW se compose d’un transducteur en croisée et de plusieurs réflecteurs, avec deux lignes de bus du transducteur reliées à l’antenne de l’étiquette électronique. L’antenne du lecteur envoie périodiquement des impulsions de requête à haute fréquence. Dans la plage de réception de l’antenne de l’étiquette électronique, les impulsions hautes fréquences reçues sont converties en ondes acoustiques de surface par le transducteur intercalé et se propagent à la surface cristalline. Le groupe réflecteur réfléchit partiellement les ondes de surface incidentes et les renvoie au transducteur à doigts croisés, qui convertit alors la corde d’impulsion sonore réfléchie en une corde d’impulsions électriques à haute fréquence. Si le groupe réflecteur est conçu selon un motif spécifique de sorte que le signal réfléchi représente l’information d’encodage spécifiée, alors le lecteur reçoit une chaîne d’impulsions électriques réfléchissante à haute fréquence avec le code spécifique de cet élément. Par démodulation et traitement, une identification automatique est réalisée.

En raison de la lenteur de la vitesse de propagation des ondes acoustiques de surface, la chaîne d’impulsions réfléchie effective ne revient au lecteur qu’après un délai de plusieurs microsecondes. Pendant ce délai, les réflexions d’interférence autour du lecteur sont atténuées et n’interfèrent pas avec le signal effectif de l’étiquette électronique à onde acoustique de surface.

Applications passives des étiquettes électroniques SAW

Les balises électroniques utilisant la technologie des ondes acoustiques de surface ont commencé à la fin des années 1980, et ces dernières années, la recherche sur les étiquettes à ondes acoustiques de surface est devenue un sujet brûlant. Les balises électroniques à ondes acoustiques de surface représentent une nouvelle avancée du système en appliquant l’électronique moderne, l’acoustique, la technologie des procédés planaires semi-conducteurs, le radar et les technologies de traitement du signal. Il s’agit d’un nouveau type de technologie d’identification automatique sans contact, distincte de la reconnaissance des puces CI.

Puisque les dispositifs SAW fonctionnent dans la bande RF, ils sont passifs et très résistants aux interférences électromagnétiques. Par conséquent, les balises électroniques implémentées avec la technologie SAW présentent certains avantages uniques et servent de complément à la technologie des circuits intégrés. Ses principales caractéristiques sont :

1. Large et fiable plage de lecture, jusqu’à plusieurs mètres ;

2. Peut être utilisé sur des produits métalliques et liquides ;

3. Simple appariement entre puces d’étiquettes et antennes, faibles coûts de fabrication ;

4. Non seulement il peut reconnaître des objets immobiles, mais il peut aussi reconnaître des objets en mouvement à grande vitesse à des vitesses allant jusqu’à 300 km/h ;

5. Peut être utilisé dans des environnements difficiles tels que des différences de température (-100°C~300°C) et de fortes interférences électromagnétiques.

La technologie des étiquettes électroniques possède un large éventail d’applications, notamment la gestion logistique, la collecte des péages routiers et ponts, les transports publics, le contrôle d’accès, la lutte contre la contrefaçon, la surveillance et l’identification de la santé et de la sécurité des fermes, la prévention et la collecte des vols dans les supermarchés, le tri des bagages aériens, le suivi des colis, le contrôle et le suivi des chaînes de montage en usine, la gestion des équipements et des actifs, les compétitions sportives, et bien plus encore.

Les balises SAW conviennent également à mesurer des variations de paramètres tels que la pression, la contrainte, la torsion, l’accélération et la température, telles que le positionnement chaud des arbres dans les systèmes de détection de température infrarouge des arbres ferroviaires, les échelles de rails, les systèmes de détection de surcharge et la pression des pneus automobiles.

L’étiquette d’onde acoustique de surface OIS-W produite par Baumer Ident GmbH en Allemagne et le système d’ondes acoustiques de surface SOFIS de Siemens ont été utilisés avec succès dans le système de perception automatique des péages à Oslo, Norvège, ainsi que dans le système de positionnement d’arrivée de gare à Munich, Allemagne. Aux États-Unis, des entreprises telles qu’Identtronix, i-Ray et RF-SAW produisent également des balises électroniques commerciales SAW.