RFID en ultra et super hautes fréquences UHF-SHF
Théorie et mise en oeuvre
Dominique Paret
L'Usine Nouvelle
Dunod
RemerciementsIX
Avant-proposXI
AvertissementXIII
A
RFID, généralités, principes de base et marché
1 ¤ Introduction, définitions et vocabulaire3
1.1 Qui dit « radiofréquences » dit « fréquences » et leurs classifications !3
1.2 À quoi et à qui sert la RFID ?6
1.3 Historique6
1.4 Identification par radiofréquence (ou sans contact) et ramifications7
1.5 Notion de communication sans contact8
1.6 Éléments, appellations et vocabulaire de la RFID10
1.7 Vocabulaire : les nombreuses appellations des éléments11
1.8 Annexe : unités et constantes13
2 ¤ Principes généraux de fonctionnement du couple « base station et tag »15
2.1 Modes de transfert d'énergie et de communication15
2.2 Liaison montante et liaison descendante17
2.3 Communications de données29
2.4 Principe de communication31
2.5 Notion de modes de fonctionnement33
2.6 Problèmes généraux de fonctionnement de la transmission de données35
2.7 Problèmes plus spécifique liés aux systèmes RFID « longues distances »38
3 ¤ Marché et champs d'applications du sans contact41
3.1 Le marché du « sans contact » et de la RFID41
3.2 Les diverses applications des tags43
3.3 Acteurs et participants du marché48
B
Propagation des ondes : principes, théories... et réalités quotidiennes
4 ¤ Quelques rappels théoriques nécessaires53
4.1 Phénomène de propagation et de rayonnement53
4.2 Doublet de Hertz53
4.3 Classification des champs et des régions de l'espace57
4.4 Applications en RFID en UHF et SHF, donc en champs lointains61
4.5 Doublet de Hertz et dipôle de longueur quelconque, (...) et (...)78
4.6 Résumé des principales formules de ce chapitre85
4.7 Annexe 1 : rappels sur les équations de Maxwell87
4.8 Annexe 2 : rappels sur les nombres complexes88
4.9 Annexe 3 : rappels sur les puissances exprimées en nombres complexes89
4.10 Annexe 4 : rappels sur les vecteurs91
5 ¤ Propagation des ondes en espace libre93
5.1 Antenne isotrope et anisotrope93
5.2 Gain d'antenne95
5.3 Densité surfacique de puissance en un point de l'espace99
5.4 Puissance rayonnée effective PERP (Effective Radiated Power)102
6 ¤ Récupération de puissance aux bornes de l'antenne du tag111
6.1 Récupération de (ou d'une partie de) la puissance rayonnée transmise111
6.2 Concept d'ouverture (aperture) ou de surface111
6.3 Définition des principaux paramètres requis pour une application RFID128
7 ¤ Un peu de concret, ou comment gérer le quotidien149
7.1 Influence de l'environnement applicatif149
7.2 Pertes dues à la polarisation du tag, (...)163
7.3 Facteur de désadaptation de puissance de charge d'antenne, (...)168
7.4 Taux d'ondes stationnaires, VSWR171
7.5 Pertes dues à la conception physique de l'antenne, (...)178
7.6 En conclusion178
7.7 Exemples réalistes en RFID en UHF et à 2,45 GHz179
7.8 Influence du montage du circuit intégré sur le support du tag181
7.9 En conclusion181
7.10 Exemple en UHF et SHF183
7.11 Annexe : vérités et contre-vérités concernant les tags UHF et l'eau184
8 ¤ Réflexion et/ou re-rayonnement d'une onde et applications en RFID189
8.1 Phénomène physique de dispersion d'onde, scattering189
8.2 Modes de dispersion190
8.3 Puissance dispersée/re-rayonnée/réfléchie Ps par le tag191
8.4 Surface radar effective du tag (...) ou RCS (Radar Cross Section)201
8.5 Annexe215
9 ¤ Technique de back scattering et sa mise en oeuvre217
9.1 Principe de communication en back scattering entre base station et tag217
9.2 Facteur de mérite d'un tag, (...) ou encore deltaRCS221
9.3 Annexe : résumé des principales formules des chapitres 7, 8 et 9243
10 ¤ Exemples concrets RFID récapitulatifs des chapitres précédents247
10.1 Cas n° 1 : application à « tag passif - télé-alimenté »247
10.2 Cas n° 2 : application à « tag passif - battery assisted »247
10.3 Exemples 1a et b : application à « tag passif - télé-alimenté »247
10.4 Exemple 2 : application à « tag passif - battery assisted »255
C
Communication et transmission, signaux en bande de base, modulation de porteuses et imbrications
11 ¤ Aspect numérique : codages bits et signaux en bande de base265
11.1 Codage bit265
11.2 Les différents types de codage bit utilisables en RFID UHF et SHF268
11.3 Résumé des différents types de codage bits279
12 ¤ Aspect analogique : techniques de modulation de porteuse281
12.1 Type de modulation281
12.2 Types de modulation de porteuse assurant la liaison montante base station vers tag282
12.3 Modulation d'amplitude283
12.4 Modulation de fréquence et modulation de phase292
12.5 Conclusion294
13 ¤ Techniques d'étalement de spectre295
13.1 Systèmes à sauts, à agilité de fréquences et techniques d'étalement de spectre295
13.2 Techniques d'étalement de spectre (Spread Spectrum Modulation, SS)296
13.3 Systèmes à sauts ou agilité de fréquences étalant le spectre rayonné de porteuses modulées en bandes étroites (narrow band)301
13.4 Systèmes à étalement de spectre étalant le spectre rayonné de porteuses modulées en bandes larges (wide band)312
13.5 Étalement de spectre dit « hybride » - DSSS et FHSS320
13.6 Retour vers le futur321
13.7 Exemples en SHF322
13.8 FHSS, LBT, DSSS... et RFID324
14 ¤ Imbrications et conclusion327
14.1 Relations, imbrications, performances dues au choix des codages bits et aux types de modulation utilisés327
14.2 Conclusion générale de la partie C336
D
Normes et régulations
15 ¤ Normes de la RFID en UHF et SHF339
15.1 Le but des normes339
15.2 Les demandeurs et protagonistes des normes339
15.3 Les modèles ISO/OSI en couches339
15.4 Les normes ISO du « sans contact »344
15.5 Annexe 1 : hiérarchie et structure du système EPC369
15.6 Annexe 2 : structure du numéro EPC370
15.7 Annexe 3 : quelques vérités concernant les performances quotidiennes de la norme ISO 18000-6 mode C - EPC C1 G2371
16 ¤ Régulations et human exposure377
16.1 États des normes et régulations378
16.2 Résumé des régulations aux États-Unis, en Europe, en France, dans le reste du monde... applicables à la RFID en UHF, SHF381
16.3 Normes relatives aux champs magnétiques et électriques dans un environnement humain, human exposure384
16.4 Autres domaines à satisfaire387
16.5 Annexe : la France et ses régulations locales388
17 ¤ Incidences et répercussions des régulations sur les performances389
17.1 Fréquences389
17.2 Niveau rayonné émis391
17.3 En résumé403
17.4 Comparaison Europe/États-Unis403
17.5 UHF ou 13,56 MHz dans le monde, en Europe et en France404
17.6 Annexe : principales normes et régulations412
E
Composants pour tags et base station
18 ¤ Tags RFID417
18.1 Quelques généralités417
18.2 Rappel des principes de fonctionnement417
18.3 Réalisation technologique des tags418
18.4 Antennes des tags423
19 ¤ La base station431
19.1 Introduction431
19.2 Exemples d'architectures hardware des bases stations439
19.3 Exemples de réalisations457
19.4 Antennes pour base station460
19.5 En guise de conclusion461
20 ¤ Conformités, performances et méthodes d'évaluation des tags et systèmes463
20.1 Méthodes officielles de mesures et de tests463
20.2 Paramètres nécessaires465
20.3 Des méthodes de mesures simples466
20.4 En conclusion469
Conclusions471
Les bonnes adresses473
Index alphabétique475