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Abstract:
El objetivo de esta tesis es el diseño e implementación de un sistema
de etiquetas pasivas sin chip. El sistema engloba tanto las propias
etiquetas (cuyas aplicaciones van desde un sensor de temperatura hasta
etiquetas RFID) como el sistema lector. En la acEl objetivo de esta tesis es el diseño e implementación de un sistema
de etiquetas pasivas sin chip. El sistema engloba tanto las propias
etiquetas (cuyas aplicaciones van desde un sensor de temperatura hasta
etiquetas RFID) como el sistema lector. En la actualidad, hay un gran
interés en el desarrollo de etiquetas RFID y sensores sin chip ya que, a
pesar de tener un alcance más corto y un número de bits o de información
más limitado que sus análogos con chip, son una alternativa mucho
más sencilla y barata para aplicaciones masivas y de bajo coste.
En un primer lugar, se lleva a cabo el diseño de un sensor de temperatura
en el dominio del tiempo basado en una línea de retardo MIW.
El elemento periódico de la línea MIW usada es el denominado SSRR.
Su funcionamiento se basa en el envío de un pulso en el dominio del
tiempo cuya anchura es del orden de ns hacia la etiqueta, la cual está
formada por una línea microstrip de acceso, la línea de retardo MIW y
un reflector al final en el que se suelda un termistor. Cuando el pulso
incidente llega al reflector, se refleja hacia el lector con una amplitud
que varía en función de la temperatura, como lo hace la impedancia del
termistor. La línea de retardo sirve para evitar el solapamiento entre
el pulso incidente y el reflejado, consiguiéndose una lectura óptima de
los pulsos. Tambien se diseñan etiquetas pasivas de RFID sin chip con
esta tecnología. Estas etiquetas, que están basadas en SSRRs, codifican
diferentes patrones dependiendo de la posición en donde se colocan los
reflectores.
Una vez queda comprobado el funcionamiento del sensor y de las
etiquetas RFID, se llevan a cabo los diseños de dos sistemas de lectura,
uno para medir el retardo en líneas MIW y otro que se usa como lector
para el propio sensor de temperatura diseñado. Ambos sistemas de lectura
están formados principalmente por dos bloques: el de generación y
el de detección de señal, utilizándose una mezcla de elementos diseñados
por el autor junto con dispositivos comerciales. Se llevan a cabo medidas
del sensor de temperatura junto con el lector propuesto obteniéndose
resultados satisfactorios.
A partir de aquí, se realiza la sustitución del enlace cableado entre
lector y etiquetas, que ha sido utilizado en los experimentos previos, por
un enlace contactless. Para ello se diseñan dos sondas de lectura, una
monopolar y la otra basada en propagación axial entre SSRRs, observándose
un mejor funcionamiento al utilizar la segunda. De esta manera,
se consigue decodificar dos etiquetas RFID que contienen los patrones
01 y 10 utilizando la sonda elegida. Tras llevar a cabo el experimento se
obtuvieron resultados satisfactorios, al poder decodificar los patrones de
ambas etiquetas.
En conclusión, en esta tesis se consigue desarrollar y demostrar experimentalmente
toda la parte de etiquetas pasivas (RFID y sensores de
temperatura), el enlace inalámbrico de corto alcance con el lector y toda
la electrónica de RF del mismo.[+][-]
The goal of this thesis is the design and implementation of a system
based on chipless passive tags. The system includes both the tags (whose
applications range from a temperature sensor to RFID tags) as well as
the reader. Currently, there is a great interThe goal of this thesis is the design and implementation of a system
based on chipless passive tags. The system includes both the tags (whose
applications range from a temperature sensor to RFID tags) as well as
the reader. Currently, there is a great interest in the development of
chipless RFID tags and sensors. Although they have a shorter range
and a more limited number of bits or information than the chipped
ones, they are a much simpler and cheaper alternative for low-cost and
massive applications.
Firstly, the design of a temperature sensor in the time domain based
on a MIW delay line is carried out. The periodic element of the MIW
is the so-called SSRR. The operation systems is as follows: a pulse in
time domain, whose width is in the order of ns is sent to the tag, which
is formed by an microstrip line, the MIW delay line and a reflector at
the end of the line with a thermistor welded on it. When the incident
pulse reaches the reflector, it is backscattered towards the reader with an
amplitude that varies depending on the temperature, as the impedance
of the thermistor does. The delay line avoids the overlapping between
the incident and the reflected pulse, obtaining an optimal reading of the
pulses. Passive chipless RFID tags are also designed using this technology.
The tags, which are based on SSRRs, encode different patterns
depending on the position where the reflectors are placed.
Once the good behavior of the sensor and RFID tags is verified, the
designs of two reading systems are carried out. The first one is used to measure the delay introduce by MIW delay lines and the second one
is used as a reader for the designed temperature sensor. Both reading
systems consist mainly of two blocks: the signal generation and the signal
detection blocks, in which a mix of elements designed by the author
together with commercial devices is used. Measurements of the temperature
sensor together with the proposed reader are carried out obtaining
satisfactory results.
In this point, the replacement of the wired link between the reader
and the tags that has been used in the previous experiments by a contactless
link is performed. Thus, two reading probes are designed, a
monopolar probe and a SSRR-based probe, obtaining a better performance
when using the second one. According to this, the decodification
of two RFID tags that contains the 01 and 10 patterns using the proposed
probe is carried out. Satisfactory results are obtained when the
experiment is carried out, being able to decode the patterns encoded by
both tags.
In conclusion, the development and experimental demonstration of
all the part of passive tags (RFID and temperature sensors), the shortrange
wireless link with the reader and all the RF electronics is achieved
in this thesis.[+][-]