Parmi les technologies de communication sans fil, la relation entre l'émetteur-récepteur sans fil et l'antenne d'un système RFID est tout à fait particulière. Dans la famille RFID, antennes et RFID sont des éléments d'égale importance. Elles sont interdépendantes et indissociables. Qu'il s'agisse d'un lecteur ou d'une étiquette RFID, de la technologie RFID haute fréquence ou ultra-haute fréquence, l'antenne et l'émetteur sont indissociables.antenne.
Une RFIDantenneUn convertisseur transforme les ondes guidées se propageant sur une ligne de transmission en ondes électromagnétiques se propageant dans un milieu non confiné (généralement l'espace libre), et inversement. Une antenne est un composant d'un équipement radio utilisé pour émettre ou recevoir des ondes électromagnétiques. La puissance du signal radiofréquence émis par l'émetteur est acheminée jusqu'à l'antenne par le câble d'alimentation, puis rayonnée sous forme d'ondes électromagnétiques. Une fois arrivée au point de réception, l'onde est captée par l'antenne (seule une petite partie de la puissance est captée) et transmise au récepteur radio par le câble d'alimentation, comme illustré ci-dessous.
Principe de fonctionnement des antennes RFID émettant des ondes électromagnétiques
Lorsqu'un fil conducteur est parcouru par un courant alternatif, il émet des ondes électromagnétiques. Son intensité d'émission dépend de sa longueur et de sa forme. Si deux fils sont très proches, le champ électrique est confiné entre eux, et l'émission est très faible. À l'inverse, si les deux fils sont éloignés, le champ électrique se propage dans l'espace environnant, ce qui amplifie l'émission. Lorsque la longueur du fil est bien inférieure à la longueur d'onde de l'onde électromagnétique émise, l'émission est très faible. En revanche, lorsque la longueur du fil est comparable à la longueur d'onde de l'onde, le courant qui le traverse augmente considérablement, produisant une émission plus intense. Un fil rectiligne capable de produire une émission significative est généralement appelé oscillateur, et un oscillateur est une antenne simple.
Plus la longueur d'onde des ondes électromagnétiques est grande, plus la taille de l'antenne est importante. De même, plus la puissance à rayonner est élevée, plus la taille de l'antenne est importante.
directivité de l'antenne RFID
Les ondes électromagnétiques émises par une antenne sont directionnelles. À l'extrémité émettrice, la directivité désigne la capacité de l'antenne à émettre des ondes électromagnétiques dans une direction précise. À l'extrémité réceptrice, elle désigne sa capacité à capter les ondes électromagnétiques provenant de différentes directions. Le diagramme de rayonnement de l'antenne est la représentation graphique de ses caractéristiques de rayonnement en fonction des coordonnées spatiales. L'analyse de ce diagramme permet d'analyser les caractéristiques de rayonnement de l'antenne, c'est-à-dire sa capacité à émettre (ou recevoir) des ondes électromagnétiques dans toutes les directions de l'espace. La directivité de l'antenne est généralement représentée par des courbes dans les plans vertical et horizontal, qui représentent la puissance des ondes électromagnétiques émises (ou reçues) dans différentes directions.
En modifiant en conséquence la structure interne de l'antenne, on peut changer sa directivité et ainsi obtenir différents types d'antennes aux caractéristiques différentes.
gain de l'antenne RFID
Le gain d'une antenne décrit quantitativement sa capacité à concentrer la puissance d'entrée qu'elle rayonne. Du point de vue du diagramme de rayonnement, plus le lobe principal est étroit, plus les lobes secondaires sont faibles et plus le gain est élevé. En ingénierie, le gain d'une antenne permet de mesurer sa capacité à émettre et à recevoir des signaux dans une direction donnée. Augmenter le gain permet d'étendre la couverture du réseau dans une direction précise ou d'accroître la marge de gain dans une certaine plage. À conditions égales, plus le gain est élevé, plus la portée de l'onde radio est grande.
Classification des antennes RFID
Antenne dipôle : également appelée antenne dipôle symétrique, elle se compose de deux fils rectilignes de même diamètre et de même longueur, alignés. Le signal est injecté à partir de leurs extrémités centrales, ce qui génère une distribution de courant sur les deux bras du dipôle. Cette distribution de courant induit un champ électromagnétique dans l’espace environnant l’antenne.
Antenne à bobine : C’est l’une des antennes les plus utilisées dans les systèmes RFID. Elles sont généralement constituées de fils enroulés en structures circulaires ou rectangulaires pour leur permettre de recevoir et de transmettre des signaux électromagnétiques.
Antenne RF à couplage inductif : ce type d’antenne est généralement utilisé pour la communication entre les lecteurs et les étiquettes RFID. Le couplage s’effectue par le biais d’un champ magnétique commun. Ces antennes sont généralement de forme spiralée afin de créer ce champ magnétique partagé entre le lecteur et l’étiquette RFID.
Antenne patch microruban : Il s’agit généralement d’une fine couche métallique fixée sur un plan de masse. L’antenne patch microruban est légère, compacte et de faible épaisseur. Le circuit d’alimentation et le réseau d’adaptation peuvent être fabriqués simultanément à l’antenne, et elle est étroitement liée au système de communication. Les circuits imprimés sont intégrés, et les patchs peuvent être fabriqués par photolithographie, ce qui permet une production en série économique et aisée.
Antenne Yagi : antenne directionnelle composée de deux dipôles demi-onde ou plus. Elle est souvent utilisée pour amplifier le signal ou réaliser des communications sans fil directionnelles.
Antenne à cavité arrière : il s’agit d’une antenne dont l’antenne et le câble d’alimentation sont placés dans la même cavité arrière. Couramment utilisée dans les systèmes RFID haute fréquence, elle offre une bonne qualité et une grande stabilité du signal.
Antenne linéaire microruban : Il s’agit d’une antenne miniaturisée et fine, généralement utilisée dans les petits appareils tels que les appareils mobiles et les étiquettes RFID. Elle est constituée de lignes microruban qui offrent de bonnes performances dans un format réduit.
Antenne spiraleUne antenne capable de recevoir et d'émettre des ondes électromagnétiques à polarisation circulaire. Elle est généralement constituée de fil métallique ou de tôle et comporte une ou plusieurs structures en spirale.
Il existe de nombreux types d'antennes adaptées à différentes situations : fréquences, applications, contextes et exigences. Chaque type d'antenne possède ses propres caractéristiques et ses propres scénarios d'utilisation. Le choix d'une antenne RFID appropriée doit se faire en fonction des exigences de l'application et des conditions environnementales.
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Date de publication : 15 mai 2024
