Contribuições ao projeto de leitores e dispositivos sensores baseados em retroespalhamento sem chip, de baixo custo

Abstract

A tecnologia chipless, baseada em tags sem chip para a identi?cação de objetos, tem surgido como uma alternativa de baixo custo à tradicional com chip, referida comumente como RFID (identi?cação por radiofrequência). Mais recentemente, o uso de sensores chipless também foi proposto em situações especí?cas, como no caso de sensoriamento em ambientes hostis ou no monitoramento de itens de muito baixo custo, por exemplo, onde sensores RFID não são adequados. Esta pesquisa se concentrou no estudo de um sistema de monitoramento chipless.Foi identi?cado que garantir uma distância máxima de comunicação adequada entre uma tag e o seu dispositivo leitor era um dos maiores desa?os nesses sistemas, especi?camente quando o sensor e o leitor têm seus tamanhos restritos devido aos requisitos especí?cos da própria aplicação. Consequentemente, neste trabalho, um novo projeto de sensor foi proposto visando o aumento de sua e?ciência de radiação. Vários protótipos foram implementados em substratos de baixo custo, tais como laminados de uso comum na fabricação de placas de circuito impresso, e substratos ?exíveis como o plástico e o papel. Testes feitos com os protótipos demonstraram resultados comparáveis aos sensores reportados na literatura em termos de sensibilidade e, sobretudo, um nível de seção reta de radar superior, considerando seu tamanho reduzido. Adicionalmente ao projeto do sensor, uma análise teórica e testes experimentais foram conduzidos para veri?car a necessidade do uso de técnicas de cancelamento de autointerferência em sistemas monoestáticos baseados em leitores chipless com o objetivo de melhorar a leitura da tag. Ambas as propostas feitas neste trabalho, tanto do lado do sensor como do leitor, podem contribuir para o aumento do alcance de leitura em sistemas de monitoramento chipless.

Abstract : Chipless tags for objects identi?cation have been proposed as a low-cost alternative to the well-known chipped Radio Frequency IDenti?cation (RFID) tags technology. More recently, chipless sensors have also been indicated for speci?c applications in which RFID-based sensor are not very suitable, such as in harsh environments or ultra-low cost item monitoring. This research have focused on the study of a chipless monitoring system. It was identi?ed that the reading range is one of the most important concerns of these systems, speci?cally when both the sensor and the reader are size restricted due to a speci?c application. Consequently, in this work, a new sensor design is proposed to tackle this issue. Several prototypes of the sensor have been implemented in low-cost substrates, such as common PCB glass epoxy-based laminates, and ?exible substrates such as plastic and paper. These have shown comparable results to the reported sensors in literature in terms of sensitivity and, more importantly, a superior radar cross section level considering its reduced size. In addition to the sensor, a theoretical analysis and some tests were conducted to prove the need of implementing self-interference cancellation techniques in single-antenna monostatic chipless readers for improving the readability of the tag. Both proposals, on the sensor and on the reader side, can contribute to the reading range enhancement in frequency coded chipless systems.