Nature

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14017 (2023) Citer cet article

1 Altmétrique

Détails des métriques

Cet article propose une antenne de lecteur d'identification par radiofréquence (RFID) à ultra-haute fréquence (UHF) en forme de toile d'araignée inspirée de la nature et un système basé sur un capteur sans batterie pour les applications de soins de santé. Cette conception d'antenne se compose de huit décagones concentriques de différentes tailles et de cinq lignes microruban droites. Ces lignes sont connectées à la terre à l'aide de résistances de 50 \(\Omega \) aux deux extrémités, à l'exception d'une ligne microruban réservée à la connexion d'un port d'alimentation. . La conception de l’antenne du lecteur présente des caractéristiques de champ électrique et magnétique assez fortes et uniformes. Il présente également des caractéristiques à large bande, couvrant toute la bande RFID UHF (860-960 MHz) et fournissant un volume de lecture d'étiquette de 200 \(\times \) 200 \(\times \) 20 mm\({^3}\). De plus, il présente des caractéristiques de gain faible, qui sont nécessaires pour la majorité des applications en champ proche afin d'éviter une lecture erronée d'autres balises. De plus, la distribution du courant dans cette conception est symétrique dans toute la structure, résolvant efficacement les problèmes de sensibilité d'orientation couramment rencontrés dans les antennes étiquettes à polarisation linéaire à faible coût. Les résultats des mesures montrent que l'antenne du lecteur peut lire des pilules médicinales étiquetées à l'aide d'étiquettes RFID passives/sans batterie à faible coût, des bijoux coûteux étiquetés, une solution d'intervention et des poches de sang positionnées dans diverses orientations. En conséquence, le système proposé basé sur une antenne de lecteur est un concurrent sérieux pour les applications RFID, de soins de santé et IoT en champ proche.

L'identification par radiofréquence (RFID) est combinée à l'Internet des objets (IoT) pour prédire des applications passionnantes1,2,3,4,5,6. Le système RFID UHF présente les avantages d'une longue portée de lecture, de nombreuses capacités de lecture d'étiquettes, d'une structure d'étiquette simple, d'une vitesse de lecture rapide, etc., et a de larges perspectives d'application7. Les systèmes d'étiquettes RFID en champ proche sont plus adaptés aux étiquettes au niveau des articles et aux applications sensibles à l'environnement. Il est nécessaire de lire avec succès les objets de valeur avec une probabilité de 100 %, tels que les médicaments et les bijoux. Cependant, l’un des problèmes techniques clés dans la conception des antennes de lecteurs RFID UHF en champ proche est de générer une distribution de champ suffisamment forte et relativement uniforme8,9,10,11,12,13,14,15. De plus, les antennes-étiquettes commerciales à faible coût sont polarisées linéairement et posent des problèmes de sensibilité à l'orientation. Par conséquent, il existe un besoin pour une antenne de lecteur présentant des caractéristiques de champ magnétique et électrique uniformes. En plus de cela, l'antenne du lecteur en champ proche qui résout les problèmes de sensibilité à l'orientation de l'étiquette sera plus avantageuse.

In16, une antenne de lecteur RFID à large bande avec un faible gain en champ lointain a été conçue pour les applications en champ proche. L'antenne était composée de plusieurs unités de boucle, chacune étant dotée d'un courant en phase traversant la boucle. Il produit un champ magnétique puissant réparti uniformément sur une vaste zone d’interrogation. La zone interrogée peut être modifiée en modifiant le nombre d'unités pour s'adapter à divers scénarios. Un faible gain en champ lointain et des caractéristiques à large bande sont des caractéristiques de l'antenne suggérée. Cependant, cette antenne présente de grandes dimensions 776 mm \(\times \) 120 mm \(\times \) 1 mm.

Une antenne de lecteur RFID UHF basée sur deux lignes méandres microruban aux extrémités ouvertes. Les courants équivalents dans deux lignes méandres sont inversés en phase et ont des amplitudes presque égales. Des unités en ligne méandre ont été utilisées pour créer une distribution homogène des champs magnétiques et électriques. Les performances de l'antenne de lecture proposée ont été analysées à l'aide de six paires de lignes méandres. Cette antenne de lecteur atteint une petite bande passante de 914 à 929 MHz avec une grande empreinte de 480 mm \(\times \) 200 mm \(\times \) 1,6 mm17. Une antenne de lecteur RFID en champ proche basée sur une structure en ligne méandre a été proposée dans18. Cette conception d'antenne était composée d'une structure de ligne méandre microruban à extrémités ouvertes et d'une autre ligne méandrée avec une terminaison de 50 \(\Omega \) couplées ensemble pour obtenir un champ électrique assez fort dans la région du champ proche.