104
E
LENCO DELLE FIGURE
Figura 1.1 Schema di un sistema RFID ... 10
Figura 1.2 Esempio di TAG passivo ... 12
Figura 1.3 TAG UHF semi – passivo CAEN RFID Easy2Log RT0005 con sensore di temperatura ... 14
Figura 1.4 TAG attivo in banda UHF per uso in logistica Identec Solution ... 15
Figura 1.5 Tipi di alimentazione TAG ... 16
Figura 1.6 Bande di frequenze della tecnologia RFID nel mondo ... 17
Figura 1.7 Accoppiamento induttivo in un sistema RFID ... 19
Figura 1.8 Accoppiamento elettromagnetico per un sistema RFID ... 20
Figura 1.9 Esempi di reader fisso e portatile per sistemi RFID ... 21
Figura 1.10 Diagrammi di radiazione polare (a) e (b) e cartesiano (c) ... 26
Figura 1.11 Tipi di polarizzazione del campo EM: lineare, circolare, ellittica ... 27
Figura 1.12 Distanza massima di lettura di un TAG da parte del reader ... 28
Figura 1.13 Reader portatile RFID con antenna interna (a) e con antenna esterna (b) ... 32
Figura 1.14 Ottimizzazione della geometria per ridurre le dimensioni di un'antenna .... 33
Figura 1.15 Metodi per ottenere polarizzazione circolare: (a) alimentazione sull'asse diagonale, (b) accoppiamento di fessure, (c) corner truncated, (d) slot su asse diagonale ... 34
105
Figura 1.17 Principali configurazioni presenti in letteratura in termini di area totale e
guadagno ... 36
Figura 2.1 Stackup dell'antenna a dipolo ... 40
Figura 2.2 Layout superiore (a) e inferiore (b) dell'antenna a dipolo ... 41
Figura 2.3 Struttura 3D dell'antenna a dipolo ... 42
Figura 2.4 Coefficiente di riflessione simulato al variare della lunghezza del dipolo, per valori di W5 da 13.5 mm a 20 mm ... 43
Figura 2.5 Rapporto assiale simulato al variare della lunghezza del dipolo, per valori di W5 da 13.5 mm a 20 mm ... 44
Figura 2.6 Coefficiente di riflessione simulato al variare della dimensione del patch superiore del dipolo, per valori di W2 da 1 mm a 13 mm ... 45
Figura 2.7 Rapporto assiale simulato al variare della dimensione del patch superiore del dipolo, per valori di W2 da 1 mm a 13 mm ... 45
Figura 2.8 Coefficiente di riflessione simulato al variare della dimensione del patch inferiore del dipolo, per valori di W10 da 14 mm a 22 mm... 46
Figura 2.9 Rapporto assiale simulato al variare della dimensione del patch inferiore del dipolo, per valori di W10 da 14 mm a 22 mm ... 46
Figura 2.10 Coefficiente di riflessione simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna a dipolo ... 47
Figura 2.11 Coefficiente di riflessione simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna a dipolo ... 47
Figura 2.12 Parte reale ed immaginaria dell'impedenza d'ingresso simulata per la configurazione in banda europea dell’antenna a dipolo ... 48
106
Figura 2.13 Parte reale ed immaginaria dell'impedenza d'ingresso simulata per la
configurazione in banda americana dell’antenna a dipolo ... 48
Figura 2.14 Rapporto assiale simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna a dipolo ... 49
Figura 2.15 Rapporto assiale simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna a dipolo ... 49
Figura 2.16 Guadagno simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna a dipolo ... 50
Figura 2.17 Guadagno simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna a dipolo ... 50
Figura 2.18 Diagramma 3D del guadagno simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna a dipolo ... 51
Figura 2.19 Diagramma 3D del guadagno simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna a dipolo ... 52
Figura 2.20 Diagrammi di irradiazione delle componenti Eθθθθ (linea continua) ed Eφφφφ (linea tratteggiata) alla frequenza di 866 MHz: (a) piano XZ; (b) piano YZ dell’antenna a dipolo ... 53
Figura 2.21 Diagrammi di irradiazione delle componenti Eθθθθ (linea continua) ed Eφφφφ (linea tratteggiata) alla frequenza di 915 MHz: (a) piano XZ; (b) piano YZ dell’antenna a dipolo ... 53
Figura 2.22 Stackup dell'antenna ad anello ... 55
Figura 2.23 Layout superiore (a) e inferiore (b) dell’antenna ad anello ... 56
107
Figura 2.25 Coefficiente di riflessione simulato al variare del raggio dell’anello esterno dell’antenna ad anello, per valori di R1 da 31 mm a 32 mm ... 58 Figura 2.26 Rapporto assiale simulato al variare del raggio dell’anello esterno dell’antenna ad anello, per valori di R1 da 31 mm a 32 mm ... 59 Figura 2.27 Coefficiente di riflessione simulato al variare della lunghezza dello slot orizzontale dell’antenna ad anello, per valori di L1 da 54 mm a 56 mm ... 60 Figura 2.28 Rapporto assiale simulato al variare della lunghezza dello slot orizzontale dell’antenna ad anello, per valori di L1 da 54 mm a 56 mm ... 60 Figura 2.29 Coefficiente di riflessione simulato al variare della lunghezza dello slot verticale dell’antenna ad anello, per valori di L2 da 53 mm a 55 mm ... 61 Figura 2.30 Rapporto assiale simulato al variare della lunghezza dello slot verticale dell’antenna ad anello, per valori di L2 da 53 mm a 55 mm ... 61 Figura 2.31 Coefficiente di riflessione simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna ad anello ... 62 Figura 2.32 Coefficiente di riflessione simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna ad anello ... 62 Figura 2.33 Parte reale ed immaginaria dell'impedenza d'ingresso simulata per la configurazione in banda europea dell’antenna ad anello ... 63 Figura 2.34 Parte reale ed immaginaria dell'impedenza d'ingresso simulata per la configurazione in banda americana dell’antenna ad anello ... 63 Figura 2.35 Rapporto assiale simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna ad anello ... 64 Figura 2.36 Rapporto assiale simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna ad anello ... 64
108
Figura 2.37 Guadagno simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna ad
anello ... 65
Figura 2.38 Guadagno simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna ad anello ... 65
Figura 2.39 Variazione del guadagno all’aumentare delle dimensioni del piano di massa per l'antenna ad anello in banda americana, per valori di GP da 70 mm a 100 mm ... 66
Figura 2.40 Diagramma 3D del guadagno simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna ad anello ... 67
Figura 2.41 Diagramma 3D del guadagno simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna ad anello ... 67
Figura 2.42 Diagrammi di irradiazione delle componenti Eθθθθ (linea continua) ed Eφφφφ (linea tratteggiata) alla frequenza di 866 MHz: (a) piano XZ; (b) piano YZ dell’antenna ad anello ... 68
Figura 2.43 Diagrammi di irradiazione delle componenti Eθθθθ (linea continua) ed Eφφφφ (linea tratteggiata) alla frequenza di 915 MHz: (a) piano XZ; (b) piano YZ dell’antenna ad anello ... 68
Figura 2.44 Back radiation per GP = 100 mm e GP = 75 mm dell’antenna ad anello .... 69
Figura 2.45 Stackup dell'antenna a meandri... 71
Figura 2.46 Layout PCB inferiore (a) e superiore (b) dell'antenna a meandri ... 72
Figura 2.47 Particolare del collegamento dei due PCB dell'antenna a meandri ... 73
Figura 2.48 Dettaglio della linea di alimentazione dell'antenna a meandri ... 74
Figura 2.49 Coefficienti di trasmissione per la banda europea (a) e la banda americana (b) ... 76
109
Figura 2.50 Differenze di fase per la banda europea (a) e la banda americana (b) ... 76 Figura 2.51 Struttura 3D dell'antenna a meandri ... 77 Figura 2.52 Distribuzione di corrente simulata alla frequenza di 915 MHz: (a) 0°, (b) 90° ... 78 Figura 2.53 Coefficiente di riflessione simulato al variare della lunghezza del monopolo, per valori di m1 da 5.5 mm a 6.5 mm ... 78
Figura 2.54 Rapporto assiale simulato al variare della lunghezza del monopolo, per valori di m1 da 5.5 mm a 6.5 mm... 79
Figura 2.55 Coefficiente di riflessione simulato al variare della dimensione dello stub dell’antenna a meandri, per valori di s1 da 2 mm a 5 mm ... 79 Figura 2.56 Rapporto assiale simulato al variare della dimensione dello stub dell’antenna a meandri, per valori di s1 da 2 mm a 5 mm ... 80 Figura 2.57 Coefficiente di riflessione simulato al variare dell’altezza dell’antenna a meandri, per valori di h da 7 mm a 9 mm ... 80 Figura 2.58 Rapporto assiale simulato al variare dell’altezza dell’antenna a meandri, per valori di h da 7 mm a 9 mm ... 81 Figura 2.59 Guadagno simulato al variare dell’altezza dell’antenna a meandri, per valori di h da 7 mm a 9 mm ... 81 Figura 2.60 Coefficiente di riflessione simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna a meandri ... 82 Figura 2.61 Coefficiente di riflessione simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna a meandri ... 82 Figura 2.62 Parte reale ed immaginaria dell'impedenza d'ingresso simulata per la configurazione in banda europea dell’antenna a meandri ... 83
110
Figura 2.63 Parte reale ed immaginaria dell'impedenza d'ingresso simulata per la configurazione in banda americana dell’antenna a meandri ... 83 Figura 2.64 Rapporto assiale simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna a meandri ... 84 Figura 2.65 Rapporto assiale simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna a meandri ... 84 Figura 2.66 Guadagno simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna a meandri ... 85 Figura 2.67 Guadagno simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna a meandri ... 85 Figura 2.68 Diagramma 3D del guadagno simulato per la configurazione in banda europea dell’antenna a meandri ... 86 Figura 2.69 Diagramma 3D del guadagno simulato per la configurazione in banda americana dell’antenna a meandri ... 87 Figura 2.70 Diagrammi di irradiazione delle componenti Eθθθθ (linea continua) ed Eφφφφ (linea
tratteggiata) alla frequenza di 866 MHz: (a) piano XZ; (b) piano YZ dell’antenna a meandri ... 88 Figura 2.71 Diagrammi di irradiazione delle componenti Eθθθθ (linea continua) ed Eφφφφ
(linea tratteggiata) alla frequenza di 915 MHz: (a) piano XZ; (b) piano YZ dell’antenna a meandri ... 88 Figura 2.72 Coefficiente di riflessione simulato per la versione europea delle tre configurazioni proposte ... 90 Figura 2.73 Rapporto assiale simulato per la versione europea delle tre configurazioni proposte ... 91
111
Figura 2.74 Guadagno simulato per la versione europea delle tre configurazioni
proposte ... 91
Figura 2.75 Coefficiente di riflessione simulato per la versione americana delle tre configurazioni proposte ... 92
Figura 2.76 Rapporto assiale per la versione americana delle tre configurazioni proposte ... 93
Figura 2.77 Guadagno simulato per la versione americana delle tre configurazioni proposte ... 93
Figura 2.78 Coefficiente di riflessione simulato al variare di ± 10% di εr per l'antenna a dipolo ... 94
Figura 2.79 Rapporto assiale simulato al variare di ± 10% di εr per l'antenna a dipolo . 94 Figura 2.80 Coefficiente di riflessione simulato al variare di ± 10% di εr per l'antenna a meandri ... 96
Figura 2.81 Rapporto assiale simulato al variare di ± 10% di εr per l'antenna a meandri ... 96
Figura 2.82 Piano di alimentazione del prototipo dell'antenna a meandri ... 97
Figura 2.83 Piano dei 4 monopoli del prototipo dell'antenna a meandri ... 97
Figura 2.84 Prototipo dell'antenna a meandri, con spessore totale di 7 mm... 98
Figura 2.85 Confronto fra coefficiente di riflessione simulato e misurato per l'antenna a meandri nella banda europea ... 98
Figura 2.86 Confronto fra coefficiente di riflessione simulato e misurato per l'antenna a meandri nella banda americana ... 99
112
Figura 2.88 Principali configurazioni presenti in letteratura e progetti sviluppati nella tesi, in termini di area totale e guadagno ... 102
113
E
LENCO DELLE TABELLE
Tabella 1.1 Storia degli RFID ... 9
Tabella 1.2 Confronto fra TAG passivi, semi – passivi e attivi [1] ... 16
Tabella 2.1 Specifiche richieste ... 38
Tabella 2.2 Parametri principali dell'antenna a dipolo ... 41
Tabella 2.3 Parametri principali dell’antenna ad anello ... 56
114
B
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