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ETIQUETA PASIVA DE RFID SIN CHIP PARA
SENSADO DE MATERIALES
Por
Ing. Rosa Jacqueline Sánchez Mesa
Tesis sometida como requisito parcial para obtener el grado de
MAESTRO EN CIENCIAS EN LA ESPECIALIDAD DE ELECTRÓNICA
en el
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
Supervisada por: Dr. Alonso Corona Chávez Dr. José Luis Olvera Cervantes
Enero de 2014
Santa María Tonantzintla, Puebla, México
© INAOE 2014
El autor otorga al INAOE el permiso de reproducir y distribuir copias en su totalidad o en partes mencionando
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RESUMEN
Esta tesis propone el diseño e implementación de una etiqueta pasiva de RFID sin chip cuyo objetivo es la identificación y sensado de materiales. Para el desarrollo del trabajo se estudian estructuras tales como antenas y resonadores con el fin de seleccionar los elementos con el mejor desempeño que cumplan con los requerimientos de diseño de esta aplicación como son: gran ancho de banda; la frecuencia de operación que pertenezca a UWB y un diseño totalmente imprimible. Una vez se selecciona el tipo de estructura más conveniente, se evalúa su funcionamiento usando el Método de Elementos Finitos mediante el simulador de onda completa HFSS.
La etiqueta desarrollada es completamente imprimible, pasiva y sin chip, opera en todo el rango UWB (3.1 GHz a 10 GHz); consta de seis bits para la identificación y la caracterización, cinco de ellos constituyen la firma espectral y el restante, sensa el material basándose en el cambio de la frecuencia de resonancia de un resonador de anillos complementarios divididos (CSRR). Esta variación se produce debido a que la permitividad efectiva del dispositivo depende de las permitividades relativas de los materiales adyacentes al sensor, por lo tanto un cambio en el tipo de material se traduce en un desplazamiento en la frecuencia del sexto bit.
Por último se presenta la validación de la etiqueta, para ello se realizan múltiples pruebas empleando diferentes materiales, estás pruebas permiten corroborar la correspondencia de los datos obtenidos por medio de las simulaciones y los obtenidos experimentalmente.
5
ABSTRACT
This thesis presents the design and implementation of a passive chip-less RFID tag, which has identification and material sensing capabilities. In order to develop this tag, it is necessary to study and select the different components such as, antennas, resonators and transmission lines. Such components are chosen with the requirements of this application in mind. RFID chip-less technology needs a wide bandwidth, a high operating UWB frequency and a fully printable design. For this purpose, each component of the RFID system is chosen and then, it is evaluated with the Finite Element Method, which uses HFSS full wave simulation.
The tag developed is fully printable, passive and chip-less; it operates across the whole UWB range (3.1GHz to 10GHz). In addition it has six bits for identification and characterization purposes, five of which are the spectral signature. The remaining bits sense the material of the object to which the tag is attached. This sensing is based on the change in resonance frequency of a complementary split-ring resonator (CSRR). This variation is produced because the effective permittivity of device depends on amount of permittivity of the materials adjacent to the sensor. Such change in the material in close proximity to the sensor translates into a frequency displacement for the sixth bit.
Lastly, this thesis presents the validation of the RFID tag. For this purpose multiple tests are to be done with a range of different materials, these tests allow for the verification of the correspondence between experimental data and computer simulation.
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AGRADECIMIENTOS
Quiero expresar mi más sincero agradecimiento a las personas que me han ayudado a culminar satisfactoriamente esta etapa de mi vida, en especial a Diego, Felipe, Reydezel y Luz Karine.
A mis asesores el Dr. Alonso Corona y el Dr. José Luis Olvera por su guía. Al personal del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) por la confianza puesta en mí.
Al pueblo mexicano que a través del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) me apoyaron financieramente durante mis estudios de maestría.
A mis amigos Alexander, Cristian y Humberto por apoyarme y mostrarme el camino para cumplir mis metas.
9
DEDICATORIA
A mi esposo Julio Cesar, a mi madre Jacqueline, a mi hermana Juliana y a mi hermano Jorge Luis.
11
TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN ... 21
1.1 Identificación por Radiofrecuencia ... 21
1.1.1 Componentes de un sistema RFID ... 21
1.1.2 Clasificación de sistemas RFID ... 22
1.1.3 Sistema RFID pasivo sin chip ... 25
1.2 Planteamiento del Problema ... 27
1.3 Objetivos ... 27
1.3.1 Objetivo General ... 27
1.3.2 Objetivos Específicos ... 28
1.4 Organización del Documento ... 28
2 SENSORES RESONANTES ... 29
2.1 Resonadores ... 29
2.2 Resonador RLC ... 29
2.2.1 Circuito resonante RLC serie ... 30
2.2.2 Circuito resonante RLC paralelo ... 31
2.3 Líneas de Transmisión Resonantes ... 33
2.3.1 Línea con terminación en corto circuito ... 33
2.3.2 Línea con terminación en corto circuito ... 35
2.3.3 Línea con terminación en circuito abierto ... 36
2.4 Resonador de Anillo ... 38
2.4.1 Resonador de anillos abiertos ... 38
2.4.2 Resonador de anillos abiertos complementarios ... 40
3 FUNDAMENTOS DE ANTENAS ... 43
3.1 Conceptos Básicos de Antenas ... 43
3.1.1 Definición ... 43
12
3.1.3 Impedancia de entrada ... 44
3.1.4 Coeficiente de reflexión ... 45
3.1.5 Regiones de radiación ... 46
3.2 Figuras de Mérito ... 47
3.2.1 Frecuencia de operación ... 48
3.2.2 Ancho de banda (BW) ... 48
3.2.3 Relación de onda estacionaria (ROE) ... 48
3.2.4 Intensidad de radiación ... 48
3.2.5 Patrón de radiación ... 49
3.3 Tipos de Antenas ... 49
3.3.1 Antena isotrópica... 50
3.3.2 Antena Dipolar ... 50
3.3.3 Antena monopolar ... 51
3.3.4 Antenas de banda ancha ... 51
3.3.5 Monopolo ultra wide band (UWB)... 52
3.3.6 Antena ranurada... 53
3.4 Aspectos de Diseño para Antenas de Microcinta ... 54
3.4.1 Métodos de análisis ... 54
3.4.2 Diseño del elemento radiante. ... 54
3.4.3 Métodos de alimentación ... 56
4 ETIQUETA RFID PROPUESTA ... 59
4.1 Elementos de la etiqueta RFID propuesta ... 60
4.1.1 Sensor resonante - Etapa de sensado de materiales... 60
4.1.2 Antena receptora - Etapa de recepción de OEM ... 66
4.1.3 Antena Transmisora y firma espectral - Etapa de identificación 69 4.2 Esquema completo de la etiqueta y del sistema RFID ... 72
5 RESULTADOS EXPERIMENTALES ... 75
5.1 Elementos de la etiqueta RFID propuesta ... 75
5.1.1 Sensor resonante ... 75
13
5.1.3 Antena Transmisora y firma espectral ... 92
5.2 Implementación del sistema completo ... 94
5.2.1 Lector RFID ... 94
5.2.2 Etiqueta RFID ... 94
6 CONCLUSIONES ... 97
15
LISTA DE FIGURAS
Fig. 1 Componentes de un Sistema RFID. ... 22
Fig. 2 Esquema de un sistema RFID activo. ... 23
Fig. 3 Esquema de un sistema RFID semi-activo. ... 24
Fig. 4 Esquema de un sistema RFID pasivo. ... 24
Fig. 5 Esquema de un sistema RFID pasivo convencional sin chip. ... 26
Fig. 6 Circuito de parámetros concentrados RLC serie. ... 30
Fig. 7 Circuito de parámetros concentrados RLC paralelo. ... 31
Fig. 8 Línea de transmisión con terminación en corto circuito. ... 33
Fig. 9 Línea de transmisión con terminación en circuito abierto. ... 36
Fig. 10 Esquema y modelo eléctrico del resonador SRR. ... 39
Fig. 11 Esquema y modelo eléctrico del resonador CSRR. ... 40
Fig. 12 Esquema de recepción y transmisión de antenas. ... 43
Fig. 13 Esquema de acoplamiento básico de una antena y su circuito equivalente... 45
Fig. 14 Regiones de radiación de una antena. ... 46
Fig. 15 Patrón de radiación Bidimensional. ... 49
Fig. 16 Antena dipolar. ... 50
Fig. 17 Antena monopolar. ... 51
Fig. 18 Monopolo UWB con parche circular. ... 52
Fig. 19 Principio de operación de un monopolo UWB. ... 53
Fig. 20 Monopolo UWB ranurado en el disco radiante. ... 53
Fig. 21 Parche circular. ... 55
Fig. 22 Conexión entre una línea de transmisión y una antena de microcinta circular. ... 56
Fig. 23 Alimentación de una antena de microcinta circular mediante conector coaxial. ... 57
Fig. 24 Alimentación de una antena de microcinta cuadrada mediante apertura. ... 57
Fig. 25 Alimentación de una antena de microcinta cuadrada mediante proximidad. ... 58
Fig. 26 Etiqueta RFID pasiva, sin chip propuesta. ... 59
Fig. 27 Elementos de la Etiqueta RFID propuesta. ... 60
16
Fig. 29 Respuesta de los resonadores ... 63
Fig. 30 Esquema implementado en HFSS para variar la permitividad del sustrato. ... 64
Fig. 31 Curva paramétrica de la frecuencia vs la permitividad del sustrato. . 64
Fig. 32 Esquema implementado en simulador para variar la permitividad de la muestra. ... 65
Fig. 33 Curva paramétrica de la frecuencia vs la permitividad de la muestra 66 Fig. 34 Diseño inicial de la antena receptora. ... 67
Fig. 35 Diseño final de la antena receptora. ... 68
Fig. 36 Respuesta en frecuencia de la antena receptora inicial. ... 69
Fig. 37 Geometrías de resonadores simuladas. ... 70
Fig. 38 Antena transmisora ... 71
Fig. 39 Respuesta en frecuencia de la antena transmisora. ... 72
Fig. 40 Etiqueta RFID propuesta. ... 73
Fig. 41 Respuesta ideal de la etiqueta RFID propuesta. ... 73
Fig. 42 Resonador en anillo abierto complementario implementado. ... 75
Fig. 43 VNA Sparq 3002E. ... 76
Fig. 44 Sensor CSRR fabricado. ... 77
Fig. 45 Respuesta en frecuencia de un CSRR. ... 77
Fig. 46 Muestras utilizadas en esta prueba. ... 78
Fig. 47 Parámetro S21 del sensor simulado. ... 79
Fig. 48 La muestra sobre el sensor. ... 79
Fig. 49 Parámetro S21 del sensor medido. ... 80
Fig. 50 Muestras del sustrato RO 4003C de diferentes alturas. ... 81
Fig. 51 Muestras del sustrato RT duroid 5880 de diferentes alturas. ... 81
Fig. 52 Parámetro S21 del sensor simulado con muestras de sustrato RO 4003C. ... 82
Fig. 53 Parámetro S21 del sensor simulado con muestras de sustrato RT duroid 5880. ... 82
Fig. 54 Parámetro S21 del sensor medido con muestras de sustrato RO 4003C. ... 83
Fig. 55 Parámetro S21 del sensor medido con muestras de sustrato RT duroid 5880. ... 84
Fig. 56 Muestra utilizada en esta prueba. ... 85
Fig. 57 La muestra sobre el sensor. ... 85
Fig. 58 Parámetro S21 del sensor medido. ... 86
Fig. 59 Monopolo circular UWB implementado. ... 87
Fig. 60 Coeficiente de reflexión de la antena receptora fabricada. ... 87
17
Fig. 62 Transmisión en polarización directa. ... 89
Fig. 63 Configuracion de las antenas para polarización cruzada. ... 89
Fig. 64 Transmisión en polarización cruzada. ... 90
Fig. 65 Generador de señales y Analizador de espectros. ... 90
Fig. 66 Antena transmisora para medir el patrón de radiación. ... 91
Fig. 67 Patrón de radiación a 3 GHz simulado... 91
Fig. 68 Patrón de radiación a 3 GHz medido. ... 91
Fig. 69 Patrón de radiación a 6 GHz simulado... 92
Fig. 70 Patrón de radiación a 9GHz simulado... 92
Fig. 71 Patrón de radiación a 6 GHz medido. ... 92
Fig. 72 Patrón de radiación a 9 GHz medido. ... 92
Fig. 73 Antena transmisora construida. ... 93
Fig. 74 Respuesta en frecuencia de la antena transmisora. ... 93
Fig. 75 Etiqueta RFID pasiva, sin chip y con sensor fabricada. ... 94
Fig. 76 Sistema RFID. ... 95
Fig. 77 Transmisión de la identificación. ... 95
Fig. 78 Esquema de medición con la etiqueta RFID. ... 96
19
LISTA DE TABLAS
Tabla I. Etiquetas reportadas. ... 26
Tabla II Resumen de resultados para Resonadores en serie y en paralelo. . 32
Tabla III Resumen de resultados para líneas de transmisión resonantes. .... 37
Tabla IV Características del sustrato Rogers RO4003C ... 61
Tabla V Dimensiones del resonador ... 62
Tabla VI Consideraciones iniciales de diseño. ... 68
Tabla VII Dimensiones finales del diseño. ... 69
Tabla VIII Dimensiones de los resonadores. ... 71
Tabla IX Resultados de la prueba. ... 80
Tabla X Resultados de la prueba. ... 84
Tabla XI Resultados de la prueba. ... 84
21
1
INTRODUCCIÓN
Actualmente, la identificación por radiofrecuencia (RFID) es una tecnología emergente que se caracteriza por rastrear objetos en movimiento, por codificar altas cantidades de información y por su bajo costo de implementación [1]. En el presente capitulo, se definen conceptos relacionados con la identificación por radiofrecuencia y algunas generalidades relacionadas con ésta tecnología.
1.1 Identificación por Radiofrecuencia
La identificación por radiofrecuencia o "RFID", es una técnica inalámbrica que permite la identificación y rastreo de un elemento. Esta técnica presenta mayores ventajas en velocidad y volumen de información que el sistema actual de código de barras [1].
1.1.1 Componentes de un sistema RFID
Un sistema RFID consta de dos elementos, una etiqueta y un lector (Fig. 1); la etiqueta RFID es un elemento móvil que tiene la información ya sea de identificación o de especificaciones del producto; el lector se encarga de extraer dicha información contenida en la etiqueta y la procesa de acuerdo a las necesidades de su aplicación [1].
22
Fig. 1 Componentes de un Sistema RFID.
1.1.2 Clasificación de sistemas RFID
En general, existen muchos tipos de sistemas RFID, los cuales pueden ser clasificados a partir de la forma de alimentación de la etiqueta, se dividen en tres: sistemas RFID activos, semi-activos y pasivos. A continuación, se describen cada uno de ellos.
1.1.2.1 Sistema RFID activo
Las etiquetas RFID activas requieren una fuente propia de alimentación (batería) (Fig. 2) y circuitos electrónicos para su funcionamiento, esto incrementa el precio y limita el tiempo de operación de la etiqueta. Este tipo de etiqueta no necesita energía emitida por el lector para la transferencia de datos, por lo tanto siempre está transmitiendo con o sin la presencia del lector. La distancia de lectura de la etiqueta es de 30 m o más.
23
Fig. 2 Esquema de un sistema RFID activo.
Una etiqueta RFID activa se conforma por una antena, un microchip, una fuente de alimentación y circuitos electrónicos que adecuan la señal. Debido a la necesidad de un circuito electrónico adicional, se ha limitado su uso ya que el costo de fabricación de la etiqueta es excesivo.
1.1.2.2 Sistema RFID semi-activo
Los sistemas RFID semi-activos requieren alimentación propia en la etiqueta, un sensor que la active cuando está en presencia del lector y circuitos electrónicos de acondicionamiento de señal como en el caso de un sistema RFID activo (Fig. 3). La diferencia con el sistema activo, radica en que la etiqueta usa la energía emitida por el lector para transmitir la información, esto permite un aumento en la vida operacional de la etiqueta, por otro lado la distancia máxima de lectura está en el mismo rango que el sistema activo (alrededor de 30 m).
24
Fig. 3 Esquema de un sistema RFID semi-activo.
1.1.2.3 Sistema RFID pasivo
En sistemas RFID pasivos las etiquetas no requieren una fuente de alimentación propia, en lugar de esto, las etiquetas funcionan con la energía recibida del lector que permite activar la etiqueta y de esta forma, enviar nuevamente la información al lector (Fig. 4).
Fig. 4 Esquema de un sistema RFID pasivo.
Una etiqueta RFID pasiva está conformada por una antena receptora, una antena transmisora y un dispositivo donde se almacena la información, generalmente un microchip [2] [3].
25 Las etiquetas pasivas en comparación con las activas son estructuras simples, livianas, menos costosas, por lo general resistentes a ambientes hostiles y con una vida útil ilimitada. Las principales desventajas están asociadas con la distancia máxima de lectura (inferior a 10 m), y la necesidad de una alta potencia de transmisión por parte del lector, ya que éste debe proporcionar energía suficiente para activar el chip, realizar el procesamiento de datos y transmitir la información almacenada nuevamente al lector [4]. 1.1.3 Sistema RFID pasivo sin chip
Debido a que el costo de un sistema RFID está directamente relacionado con el costo de la etiqueta y del chip [5], existen varias técnicas para lograr la identificación sin el chip, por ejemplo, etiquetas basadas en TDR (Time Domain Reflectometry) como las ampliamente conocidas SAW [6][7], también hay etiquetas imprimibles que basan su funcionamiento en líneas de transmisión desacopladas [8], etiquetas que realizan la identificación mediante la modulación de amplitud y fase, y por último las etiquetas con firma espectral [9].
El número de aplicaciones es amplio, ya que pueden ser utilizadas en sistemas de gestión de almacenes, en inventarios, transacciones de pago automático, transporte público, ganadería, hospitales, y en la lucha contra la falsificación [9], etc.
En un sistema de identificación por radiofrecuencia con firma espectral convencional como el que se presenta en la Fig. 5, el lector RFID envía una señal de RF (señal de interrogación) a través de la antena transmisora del lector (Txr), la señal viaja por el aire hasta llegar a la etiqueta; la antena receptora de la etiqueta (Rxt) capta las ondas electromagnéticas (OEM) emitidas por el lector dentro del ancho de banda de la antena. La señal proveniente de la antena (Rxt) se propaga a través de la línea de transmisión (LT) y por acoplamiento magnético se excitan los resonadores adyacentes a
26
la línea de transmisión y se realiza el proceso de codificación (firma espectral), finalmente llega al otro extremo de la etiqueta donde se encuentra la antena transmisora (Txt), por último la señal codificada es enviada nuevamente al lector RFID.
Fig. 5 Esquema de un sistema RFID pasivo convencional sin chip.
En la bibliografía, se presenta una gran cantidad de etiquetas empleadas en identificación (Tabla I), pero hasta ahora sólo se ha reportado una etiqueta pasiva y sin chip que tiene la capacidad de sensar temperatura mediante un termistor soldado sobre la etiqueta, dejando de ser una estructura completamente imprimible [16].
Tabla I. Etiquetas reportadas.
Referencia AÑO substrato BW Número
de Bits Sensor
[10] 2008
Taconic TLX-0, Er=2.45, h=0.787,
tand=0.0019
500MHz 6 No
[11] 2008 Rogers RO3003 35% 0 Si
[12] 2009
Taconic TLX-0, Er=2.45, h=0.787,
tand=0.0019
27
[13] 2009
Taconic TF290 h=90um
Er=2.9 tand=0.0028
6GHz 23 No
[14] 2010
Taconic TF290 h=90um
Er=2.9 tand=0.0028
6GHz 36 No
[15] 2010
Taconic TLX-0, Er=2.45, h=0.787,
tand=0.0019
500MHz 6 No
[16] 2010
Taconic TLX-0, Er=2.45, h=0.787,
tand=0.0019
500MHz 6 Si
[17] 2013
Rogers RO4350B Er=3.55, tand=0.0027
7.76GHz 8 No
1.2 Planteamiento del Problema
Por lo general, como lo muestran los distintos trabajos reportados en Tabla I, los sistemas RFID convencionales tienen una única función la cual es servir para la identificación de algún producto mediante una firma espectral única. Sin embargo, aprovechando las propiedades de los resonadores y el espacio del que se dispone en una etiqueta (a lo largo de la línea de transmisión que une la antena transmisora y receptora), adicionalmente, se propone una función relacionada con el sensado de materiales a través de la etiqueta. 1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo General
Desarrollar una etiqueta pasiva de RFID sin chip para el rango de frecuencias comprendido entre 3.1GHz y 10.6 GHz con capacidad de identificación y sensado.
28
1.3.2 Objetivos Específicos
1. Diseñar, fabricar y caracterizar un monopolo en el rango de frecuencias de 3.1 GHz a 10.6 GHz (UWB).
2. Diseñar, fabricar y caracterizar un sensor de microondas en la frecuencia de resonancia de 9.5 GHz.
3. Diseñar, fabricar y caracterizar un monopolo en el rango de frecuencia de UWB ranurado en tecnología PCB para identificación mediante cinco bits.
4. Integrar todos los componentes en un único sistema de identificación y sensado.
1.4 Organización del Documento
El presente trabajo se encuentra organizado de la siguiente forma: El Capítulo 2 brinda una breve descripción de los tipos de resonadores, en particular de microcinta; el Capítulo 3 presenta conceptos básicos, figuras de mérito y tipos de antena, en el Capítulo 4 se presenta el Sistema propuesto, componentes principales, aspectos de diseño y resultados de simulación; en el Capítulo 5 se presenta el desarrollo de los prototipos, pruebas realizadas y resultados experimentales. Finalmente, se presenta las conclusiones en el Capítulo 6.
50
3.3.1 Antena isotrópica
Una antena isotrópica es una fuente uniforme de ondas electromagnéticas, esto la hace físicamente imposible de implementar. El patrón de radiación de dicha antena sirve como referente para comparar antenas reales [28].
3.3.2 Antena Dipolar
En la práctica, el dipolo es la antena más sencilla que existe, consta de dos elementos metálicos unidos a un extremo de una línea de transmisión formando una “T” (Fig. 16). Entre sus ventajas esta su fácil construcción y su factor de calidad relativamente alto. La principal desventaja es su escaso ancho de banda [28].
53 La característica de UWB del monopolo se atribuye a la superposición de modos que están distribuidos en todo el ancho de banda, como se muestra en la Fig. 19.
Fig. 19 Principio de operación de un monopolo UWB.
3.3.6 Antena ranurada
Son antenas de microcinta a las cuales se le ha modificado la forma removiendo parte del conductor ya sea de su elemento radiante, plano de tierra o ambos, con el objetivo de eliminar selectivamente frecuencias de su ancho de banda (Fig. 20) [30], [31].
56
3.4.3 Métodos de alimentación
Existen diferentes métodos para alimentar el elemento radiante en una antena de microcinta [34], estos métodos se presentan en la siguiente sección.
3.4.3.1 Línea de transmisión
Se alimenta la antena directamente mediante una línea de transmisión, este tipo de alimentación es fácil de fabricar y se puede controlar el acoplamiento mediante líneas de transmisión de diferente ancho o la posición de la línea. (Fig. 22) [25].
Fig. 22 Conexión entre una línea de transmisión y una antena de microcinta
circular.
3.4.3.2 Coaxial
El parche se conecta mediante un conector coaxial, el conductor interno debe hacer contacto con el parche y el conductor externo con el plano tierra, aunque aparentemente es de fácil fabricación, se debe tener especial cuidado con sustratos delgados (Fig. 23) [25].
57
Fig. 23 Alimentación de una antena de microcinta circular mediante conector
coaxial.
3.4.3.3 Apertura
Este método consta de dos sustratos separados por un plano de tierra, en el sustrato inferior se ubica una línea de transmisión y en el sustrato superior el elemento radiante. La alimentación se realiza mediante el acoplamiento electromagnético a través de una ranura del plano tierra que las separa (Fig. 24) [25].
Fig. 24 Alimentación de una antena de microcinta cuadrada mediante
58
3.4.3.4 Proximidad
Por último se encuentra el método de proximidad, en este método, al igual que el anterior, consta de dos capas de sustrato pero el plano tierra es común para la línea de transmisión y el parche, su diseño se basa en calcular la distancia a la que debe llegar la línea de transmisión bajo el elemento radiante (Fig. 25).
Fig. 25 Alimentación de una antena de microcinta cuadrada mediante
59
4
ETIQUETA RFID PROPUESTA
En la Fig. 26 se muestra el sistema RFID sobre el cual trabaja la tarjeta propuesta, consta de una antena receptora, un sensor, una antena transmisora y una serie de resonadores que corresponden a la firma espectral.
Fig. 26 Etiqueta RFID pasiva, sin chip propuesta.
En este sistema (Fig. 26), el lector RFID envía una señal de interrogación a través de la antena transmisora del lector (Txr), la señal viaja por el aire hasta llegar a la etiqueta; la antena receptora de la etiqueta (Rxt) capta las ondas electromagnéticas emitidas por el lector dentro del ancho de banda de la antena. La señal proveniente de la antena (Rxt) se propaga a través de la línea de transmisión (LT), debido a efectos de proximidad se excita el sensor que se encuentra bajo de la línea de transmisión y se realiza el sensado del material al cual esta adyacente, dicha señal continúa su recorrido hasta pasar por los resonadores donde se efectúa la identificación de la etiqueta
60
(firma espectral), los resonador se encuentran a lo largo de la línea de alimentación de la antena transmisora (Txt) y de su elemento radiante, por último la señal codificada es enviada nuevamente al lector RFID.
A continuación, se presentan los elementos que conformarán la etiqueta propuesta y los resultados obtenidos por simulación a través del software de simulación de onda completa HFSS 11.
4.1 Elementos de la etiqueta RFID propuesta
La etiqueta RFID está conformada por un sensor resonante para el sensado de materiales, una antena receptora de banda ancha, un conjunto de resonadores que se encargan de crear la firma espectral (identificación) y una antena transmisora de banda ancha que transmite la información codificada, como se ilustra en la Fig. 27.
Fig. 27 Elementos de la Etiqueta RFID propuesta.
4.1.1 Sensor resonante - Etapa de sensado de materiales
Existen muchos tipos de resonadores de microcinta que pueden ser utilizados como sensores, sin embargo, debido a que el tamaño es una de las grandes limitaciones, fueron implementados resonadores de anillos abiertos complementarios (CSRR) que son grabados sobre el plano de tierra. Este tipo de resonadores son prácticos puesto que son fáciles de
Etiqueta RFID Sensor Sensado del material adyacente Antena Receptora
Recepción de la OEM en el BW de
la antena
Antena Transmisora
Identificación por firma espectral de
la etiqueta
Transmisión de la señal codificada
63 A través de HFSS, se obtuvo la respuesta en frecuencia de la estructura (Fig. 29).
Fig. 29 Respuesta de los resonadores
3. Respuesta del resonador a cambios de permitividad en el sustrato
Con el fin de evaluar el desempeño de este dispositivo, se tomó el resonador de anillos divididos complementario, pero en esta ocasión se realiza una prueba de funcionamiento variando linealmente la permitividad del sustrato (Fig. 30).
7 8 9 10 11 12
-25 -20 -15 -10 -5 0 |S21| (d B) Frecuencia (GHz)
64
Fig. 30 Esquema implementado en HFSS para variar la permitividad del
sustrato.
Debido a que la frecuencia de resonancia es dependiente de la inductancia y la capacitancia; y la capacitancia es directamente proporcional a la permitividad, se realiza una prueba del funcionamiento variando linealmente la permitividad del sustrato. Se obtiene que al variar la permitividad se modifica la frecuencia de resonancia del sensor ver Fig. 31.
Fig. 31 Curva paramétrica de la frecuencia vs la permitividad del sustrato.
2 3 4 5 6 7 8 9 10
6 7 8 9 10 11 Fr ecu en cia ( GHz) Permitividad
65 4. Respuesta del resonador a cambios de permitividad en un objeto
adyacente
Como se observa en la Fig. 32, esta prueba consiste en simular el resonador de anillos abiertos complementarios, junto con una muestra de permitividad variable, que mide 1cmx1cmx1.2mm, ubicado en la parte posterior.
Fig. 32 Esquema implementado en simulador para variar la permitividad de la
muestra.
Se realiza un barrido paramétrico de 1 a 6 de permitividad relativa y se obtiene que al variar la permitividad de la muestra cambia la frecuencia de resonancia del sensor. Donde se observa el efecto que produce la muestra en la frecuencia de resonancia en el resonador CSRR, ya que al aumentar la permitividad disminuye la frecuencia de resonancia. Por consiguiente, se extrapola para obterner una curva que relaciona la frecuencia de resonancia con la permitividad de la muestra, ver Fig. 33.
66
Fig. 33 Curva paramétrica de la frecuencia vs la permitividad de la muestra
La Fig. 33 permite obtener un valor aproximado de la frecuencia de resonancia para una muestra de dimensiones similares y cuya permitividad esté en el rango de 1 a 6.
4.1.2 Antena receptora - Etapa de recepción de OEM
Se debe tener especial cuidado al seleccionar las antenas para la etiqueta RFID ya que de su correcta selección depende el desempeño de la etiqueta. Dicha antena debe cumplir con ciertos criterios [36], en primer lugar debe tener un ancho de banda muy grande con el fin de codificar suficiente información, necesaria para la identificación. En segundo lugar, el patrón de radiación debe ser prácticamente constante a lo largo de todo el ancho de banda y ser omnidireccional. Por último, la antena debe ser compacta y totalmente imprimible (plana) [37].
En un sistema RFID pasivo la antena receptora se encarga de capturar la energía suministrada por el lector y así alimentar la etiqueta. En este trabajo se utiliza un monopolo circular UWB (Fig. 34), cuyo principio de operación se
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 Fr ecu en cia ( GHz) Permitividad
72
Fig. 39 Respuesta en frecuencia de la antena transmisora.
4.2 Esquema completo de la etiqueta y del sistema RFID
A partir del esquema convencional de identificación RFID, se desea aumentar la funcionalidad de la etiqueta, agregando una etapa de sensado al sistema. Para ello, se debe modificar el esquema descrito anteriormente. En el diseño, se deben definir ciertos criterios que permiten delimitar el problema. El primero está relacionado con el intervalo de frecuencias, para ello, se define un intervalo de frecuencias comprendido entre 3.1 GHz y 10.6 GHz o UWB, debido a que se necesita un ancho de banda amplio que permita la codificación. El segundo, está relacionado con la firma espectral, ésta estará compuesta de dos intervalos de frecuencia, el primero está definido para la etapa de identificación y el segundo para la etapa de sensado.
A partir de las estructuras seleccionadas para el diseño de la etiqueta, se presenta en la Fig. 40, el esquema completo de identificación y sensado de la etiqueta RFID. Se observa que presenta la configuración convencional
2 3 4 5 6 7
-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 |S11| (d B) Frecuencia (GHz)
73 propia de un sistema RFID pasivo sin chip, pero en la trayectoria de propagación de la señal que viaja desde la antena receptora a la transmisora en la etiqueta, se agregaron resonadores adicionales a la estructura, que permitieron aumentar las propiedades de identificación y adicionalmente se incluyó una nueva etapa de sensado en el intervalo de UWB.
Fig. 40 Etiqueta RFID propuesta.
La respuesta esperada de la etiqueta RFID propuesta es la que se muestra en la Fig. 41, la etapa de identificación estará conformada por 5 bits y la etapa de sensado por 1 bit.
75
5
RESULTADOS EXPERIMENTALES
En este capítulo se presentan los experimentos realizados y los resultados para validar el desempeño de los diferentes componentes del sistema RFID propuesto (sensor resonante, antena transmisora y antena receptora). Además se presenta la implementación del sistema completo y su respuesta. 5.1 Elementos de la etiqueta RFID propuesta
A continuación se presenta el arreglo y las pruebas experimentales realizadas para caracterizar los componentes de la etiqueta RFID.
5.1.1 Sensor resonante
Tomando las dimensiones obtenidas en la sección 4.1.1 se implementa un sensor de anillos abiertos complementarios, mediante la técnica de maquinado. La estructura se presenta en la Fig. 42.
76
5.1.1.1 Material y equipo utilizado
Sustrato: El resonador se fabrica sobre el sustrato RO 4003C, como se menciona en el capítulo anterior.
Equipo: Se utiliza el VNA Sparq 3002E de Lecroy (Fig. 43), de dos puertos que opera en el rango de frecuencias de 0 y 20 GHz [41]. Este equipo funciona como el lector de la Fig. 26, también sirve para medir la respuesta en frecuencia de cada bloque del sistema.
Fig. 43 VNA Sparq 3002E.
5.1.1.2 Implementación del sensor
En la Fig. 44 se presenta el sensor, su tamaño total es de 2 cm por 2 cm y su frecuencia de resonancia es de 9.5 GHz. Este sensor se puede miniaturizar si se utiliza un sustrato de mayor permitividad.
77
Fig. 44 Sensor CSRR fabricado.
Usando el VNA se mide los parámetros de dispersión de la estructura, en la Fig. 45 se presenta la transmisión del resonador, la frecuencia de resonancia es prácticamente igual, pero con mayores pérdidas ya que pasa de -23 dB a -19 dB.
Fig. 45 Respuesta en frecuencia de un CSRR.
5.1.1.3 Caracterización del sensor
Una vez se construye el sensor es necesario evaluar su desempeño, para ello se pone una objeto sobre el resonador (Fig. 48) y se evalúa el
6 7 8 9 10 11 12
-25 -20 -15 -10 -5 0 |S21| (d B) Frecuencia (GHz) Medido Simulado
78
corrimiento de la frecuencia de resonancia. Básicamente se analiza su respuesta a cambios en la permitividad y tamaños de las muestras.
1. Sensibilidad del sensor con la permitividad. En esta prueba se utilizaron dos sustratos: el RT duroid 6010LM y el RT duroid 5880 con diferentes permitividades, 10.9 y 2.2 respectivamente, pero con las mismas dimensiones (1cm por 1cm) como se muestra en la Fig. 46.
Fig. 46 Muestras utilizadas en esta prueba.
Estos sustratos actúan como el material a sensar, se ubican sobre el sensor y se examina el cambio en la frecuencia de resonancia.
Simulación
Empleando el software HFSS (High Frequency Structural Simulator) se lleva a cabo la simulación del esquema de la Fig. 32 variando la permitividad de la muestra, en la Fig. 47 se presentan los resultados, se observa el corrimiento de la frecuencia de resonancia.
79
Fig. 47 Parámetro S21 del sensor simulado.
Medición
Una vez el sensor es conectado al VNA (Vector Network Analyzer) Sparq 3002E, se pone cada muestra de la Fig. 46 sobre él (Fig. 48) y se mide la transmisión para el rango de frecuencias de 6GHz a 12 GHz.
Fig. 48 La muestra sobre el sensor.
6 7 8 9 10 11 12
-25 -20 -15 -10 -5 0 |S21| (d B) Frecuencia (GHz) Sin muestra RT duroid 5880 RT duroid 6010LM
81
Fig. 50 Muestras del sustrato RO 4003C de diferentes alturas.
Fig. 51 Muestras del sustrato RT duroid 5880 de diferentes alturas.
Simulación
Empleando el software HFSS se lleva a cabo la simulación con los dos conjuntos de muestras, en la Fig. 52 se muestra los resultados para las muestras del sustrato RO 4003C y en la Fig. 53 se muestra los resultados con el sustrato RT duroid 5880, en ambos casos se observa la variación de la frecuencia de resonancia del sensor.
82
Fig. 52 Parámetro S21 del sensor simulado con muestras de sustrato RO
4003C.
Fig. 53 Parámetro S21 del sensor simulado con muestras de sustrato RT
duroid 5880.
7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0
-25 -20 -15 -10 -5 0 |S21| (d B) Frecuencia (GHz) h=0.2 mm h=0.5 mm h=0.8 mm h=1.5 mm
8.0 8.5 9.0 9.5 10.0
-25 -20 -15 -10 -5 0 |S21| (d B) Frecuencia (GHz) h=0.4 mm h=1.7 mm h=3 mm
83 Medición
Una vez el sensor es conectado al VNA Sparq 3002E, cada muestra de la Fig. 50 y la Fig. 51 se ubica sobre el sensor (Fig. 48) y se mide parámetro S21.
Resultados
Se lleva a cabo dos conjuntos de mediciones, primero se emplea el sustrato RO 4003C de permitividad 3.55 y posteriormente el sustrato RT duroid 5880 con 2.2 de permitividad.
Prueba con el sustrato RO 4003C.En la Fig. 54 se presenta el cambio de la frecuencia de resonancia del sensor al variar la altura de las muestras del sustrato RO 4003C desde 0.2mm a 1.5 mm, disponibles en el laboratorio de altas frecuencias.
Fig. 54 Parámetro S21 del sensor medido con muestras de sustrato
RO 4003C.
7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0
-25 -20 -15 -10 -5 0 |S21| (d B) Frecuencia (GHz) h=0.2 mm h=0.5 mm h=0.8 mm h=1.5 mm
85 3. Sensibilidad del sensor con la humedad. En esta prueba se utiliza un cubo de tabique cuya permitividad es desconocida y sus dimensiones son: 1cm por 1cm y de 1cm de altura, como se muestra en la Fig. 56.
Fig. 56 Muestra utilizada en esta prueba.
El tabique es el material a sensar, se ubica sobre el sensor y se le agrega agua paulatinamente, se examina el cambio en la frecuencia de resonancia.
Medición
Una vez el sensor es conectado al VNA (Vector Network Analyzer) Sparq 3002E, se pone la muestra de la Fig. 56 sobre él (Fig. 57) y se mide el coeficiente de transmisión para el rango de frecuencias de 6GHz a 12 GHz.
87 5.1.2.2 Construcción de la antena
En la Fig. 59 se presenta la antena UWB diseñada para el rango de frecuencias de 3.1 GHz a 10.6 GHz, el radio del disco es de 11 mm dado que éste determina la primera frecuencia de resonancia, el tamaño del plano de tierra se utiliza para el acoplamiento de la antena y logrando pérdidas por retorno inferiores a -10dB.
Fig. 59 Monopolo circular UWB implementado.
Usando el VNA se miden los parámetros de dispersión de la estructura, en la Fig. 60 se presenta el coeficiente de reflexión de la antena, se observa que en el rango UWB el parámetro S11 se mantiene por debajo de los -10dB.
Fig. 60 Coeficiente de reflexión de la antena receptora fabricada.
2 3 4 5 6 7 8 9 10
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 ||S 11 | (d B) Frecuencia (GHz)
88
5.1.2.3 Mediciones de la antena
Con el fin de evaluar su desempeño es necesario medir otras características de la antena, como son la polarización y el patrón de radiación.
Polarización
En esta sección se muestra que tan propensas son las antenas del sistema RFID a interferencias entre las mismas (antena transmisora y receptora), por esto se analiza la polarización directa y cruzada de dos monopolos circulares UWB.
Polarización directa. Para comprobar la polarización directa de las antenas, estas se conectan a cada puerto del VNA y se disponen como se muestra en la Fig. 61, posteriormente se mide el coeficiente de transmisión.
Fig. 61 Configuracion de las antenas para polarización directa.
Las antenas monopolo UWB tienen una polarización directa aceptable en el las frecuencias desde 3.1 GHz a 10.6 GHz, ya que está en el rango entre -15 dB y -20 dB, como se muestra en la Fig. 62.
89
Fig. 62 Transmisión en polarización directa.
Polarización cruzada. Para comprobar la polarización cruzada de las antenas, estas se conectaron a cada puerto del VNA y fueron dispuestas como se muestra en la Fig. 63. Posteriormente se midió el coeficiente de transmisión.
Fig. 63 Configuracion de las antenas para polarización cruzada.
En la Fig. 64.se presenta el parámetro S21, se observa que las antenas monopolares UWB no interfieren la una con la otra. Es decir que no tienen suficiente transmisión en esta configuración, ya que permanece por debajo de los -28 dB.
3 4 5 6 7 8 9 10
-40 -30 -20 -10 0 |S21| (d B) Frecuencia (GHz)
90
Fig. 64 Transmisión en polarización cruzada.
Patrón de radiación
Para medir el patrón de radiación se localiza una antena transmisora y otra receptora a 2 m de distancia dentro de la cámara anecoica, la antena transmisora está conectada a un generador de señales, que envía una onda senoidal a la frecuencia de interés y la antena receptora está conectada a un analizador de espectros (Fig. 65).
Fig. 65 Generador de señales y Analizador de espectros.
3 4 5 6 7 8 9 10
-50 -40 -30 -20 |S21| (d B) Frecuencia (GHz)
91 Debido a que son antenas de banda ancha, se determina realizar la medición del patrón de radiación a tres frecuencias (3, 6 y 9 GHz), la antena transmisora radía -15dB de potencia y la antena receptora capta la energía, esto se visualiza en el analizador de espectros.
Para obtener el patrón de radiación completo, primero se ubican las antenas a 0° con respecto al plano horizontal y se gira cada 10° la antena transmisora, luego, la antena receptora se gira 90° y se repite el procedimiento (Fig. 66).
Fig. 66 Antena transmisora para medir el patrón de radiación.
A continuación se presentan los patrones de radiación obtenidos mediante simulación y medición.
Fig. 67 Patrón de radiación a 3
GHz simulado.
Fig. 68 Patrón de radiación a 3
92
Fig. 69 Patrón de radiación a 6
GHz simulado.
Fig. 70 Patrón de radiación a 9GHz
simulado.
Fig. 71 Patrón de radiación a 6
GHz medido.
Fig. 72 Patrón de radiación a 9
GHz medido.
5.1.3 Antena Transmisora y firma espectral
5.1.3.1 Implementación de la antena transmisora
La antena transmisora se implementa como un monopolo circular UWB, igual que la antena receptora, pero se le adicionan 5 resonadores que permiten la identificación de la etiqueta (Fig. 73).
93
Fig. 73 Antena transmisora construida.
5.1.3.2 Firma espectral
Este sistema se diseñó para tener 5 bits, estos bits permiten identificar la etiqueta. Por lo tanto, la firma espectral la constituye el conjunto de resonadores en el elemento radiante de la antena transmisora y los próximos a la línea de alimentación de la misma.
5.1.3.3 Resultados
Se realiza la medición y se observa cada uno de los bits utilizados para la identificación, ver Fig. 74.
94
5.2 Implementación del sistema completo
5.2.1 Lector RFID
Debido a que este trabajo se centra en el diseño e implementación de una etiqueta, el lector RFID será un sistema integrado por un analizador vectorial de señales (VNA) y dos antenas circulares UWB con dimensiones iguales a las de la antena receptora de la etiqueta.
5.2.2 Etiqueta RFID
Una vez evaluados los diferentes componentes de la etiqueta RFID propuesta, se procede a implementar el sistema completo (las antenas transmisora y receptora y el sensor) en un mismo substrato como se muestra en la Fig. 75.
Fig. 75 Etiqueta RFID pasiva, sin chip y con sensor fabricada.
5.2.2.1 Función de identificación
En esta parte nos interesa ver si los bits que constituyen la firma espectral se están transmitiendo, por ello usando el sistema de la Fig. 76 se mide el coeficiente de transmisión.
95
Fig. 76 Sistema RFID.
En la Fig. 77, se muestra que estos efectivamente se transmiten.
96
5.2.2.2 Función de sensado
Debido a que el sensor está ubicado en la parte posterior de la etiqueta (plano de tierra), es necesario girarla para poner la muestra de substrato Rogers sobre el sensor (Fig. 78).
Fig. 78 Esquema de medición con la etiqueta RFID.
Se probaron dos tipos de sustrato de las mismas dimensiones pero de permitividades diferentes, uno de permitividad de 2.2 y el otro de 10.2. En la Fig. 79 se presentan los resultados:
97
6
CONCLUSIONES
- La etiqueta pasiva sin chip propuesta presenta grandes ventajas, es fácilmente reproducible (imprimible) y además cuenta con funciones de identificación y sensado a partir de componentes en microcinta lo que posibilita la producción por medio de impresoras con tinta de plata de manera que se reduciría el costo a largo plazo.
- La etiqueta RFID propuesta permite identificar un objeto y además brinda información de la permitividad del medio adyacente, esto lo hace más versátil en comparación con los sistemas convencionales (en la literatura no existen etiquetas de este tipo).
- Se pudo comprobar que un resonador de anillo puede ser utilizado como sensor dado que la permitividad de un material localizado sobre un resonador de anillos abiertos complementarios (CSRR) cambia su frecuencia de resonancia.
- La función de sensado de la etiqueta RFID puede ser utilizada como parte de un proceso de calidad puesto que aunque el sensor no es muy sensible a la variación de la permitividad, puede identificar la presencia o ausencia de un objeto.
- La antena desarrollada en este proyecto tiene características especiales, es un monopolo circular UWB con tres ranuras en el disco, esto es muy útil porqué puede funcionar como antena y como filtro de tres frecuencias indeseadas en un mismo dispositivo, ahorrando espacio considerablemente.
98
- Se logró caracterizar eléctricamente materiales de permitividad desconocida en función de la permitividad efectiva (Fig 33).
99
7
BIBLIOGRAFÍA
1 Z. N. Chen. “Antennas for Portable Devices”. Wiley. Singapur , 2007.
2 K. H. Lin; S. L. Chen; R.Mittra . “A Capacitively Coupling Multifeed Slot Antenna forMetallic RFID Tag Design”. IEEE Antennas Wireless Propag. Letters, Vol 9, pp 447-450, 2010.
3 K. Dongho, Y. Junho. “A Passive RFID Tag Antenna Installed in a Recessed Cavity in a Metallic Platform” IEEE Transactions on Antennas and Propagation.Vol 58, pp 3814-3820, 2010.
4 A. T. Mobashsher, M. T. Islam and N. Misran. “RFID Technology: Perspectives and Technical Considerations of Microstrip Antennas for Multi-Band RFID Reader Operation, Current Trends and Challenges in RFID Reader operation.” InTech. 2011. Disponible en: http://goo.gl/bpzV68
5 J. Collins. “Alien cuts tag price. RFID” Journal, Apr. 2008 [Online]. Available:http://goo.gl/qqjZv7
6 C. S. Hartmann. (2002, Oct.). “A global SAW ID tag with large data capacity”. Proc. 2002 IEEE UltrasonicsSymp., Munich, Germany, Vol 1, pp 65-69
7 V. Plessky and L. Reindl, “Review on SAW RFID tags,” IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, vol. 57, no. 3, pp. 654 – 668, mar. 2010.
100
8 A. Chamarti and K. Varahramayan, “Transmission delay linebased ID generation circuit for RFID applications,” IEEE Microwave Wireless Compon. Lett., vol. 16, no. 11, pp. 588–590, Nov. 2006.
9 S. Preradovic; N. Karmakar. “Chipless RFID: Bar Code of the Future”. IEEE Microwave Magazine. pp 87-96, Dec. 2010.
10 S. Preradovic; I. Balbin, N. Karmakar, G. Swiwgers. “A Novel Chipless RFID System Based on Planar Multiresonators for Barcode Replacement”. IEEE International Conference on RFID, pp. 289-296, Apr. 2008.
11 X. Ren, X. Gong. “A Wireless Sensing Technique Using Passive Microwave Resonators”. IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, pp. 1-4, Jul. 2008.
12 S. Preradovic; N. Karmakar. “Design of Fully Printable Planar Chip less RFID Transponder with 35-bit Data Capacity”. IEEE European Microwave Conference, pp. 13-16, Oct. 2009.
13 S. Preradovic; S. Roy, N. Karmakar. “Fully Printable Multi-Bit Chip less RFID Transponder on Flexible Laminate”. IEEE Asia Pacific Microwave Conference, pp. 2371-2371, Dec. 2009.
14 S. Preradovic; N. Karmakar. “Design of Chip less RFID Tag for Operation on Flexible Laminates”. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 9, pp 207-210, 2010.
15 S. Preradovic; N. Karmakar. “4th Generation Multiresonator-Based Chip less RFID Tag Utilizing Spiral EBGs”. European Microwave Conference, pp. 1746-1749, Sept. 2010.
16 S. Preradovic; N. Karmakar. “Chipless RFID Tag with Integrated Sensor”. IEEE Sensors, pp. 1277-1281, Nov. 2010.
101 17 Y. F. Weng, S. W. Cheung, T. I. Yuk, L. Liu. “Design of Chipless UWB RFID System Using a CPW Multi-resonator”. IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol 55, pp. 13-31, Feb. 2013.
18 D. M. Pozar. “Microwave Engineering”.Second Edition.Willey. United States of America. 1998.
19 R. Marqués, F. Mesa, J. Martel and F. Medina. “Comparative analysis of edge and broadsides coupled split ring resonators for metamaterial design theory and experiments” IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Vol 51, no 10, pp 2572-2581, 2003.
20 J.D. Baena, J. Bonache, F. Martín, R. Marques, F. Falcone, T. Lopetegi, M. A. G. Laso, J. Garcia, I. Gil, M. F. Portillo and M. Sorolla “Equivalent circuit models for Split ring resonators and complementary split ring resonators coupled to planar transmission lines” IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques. Vol 53, no 4, pp 1451-1461, 2005.
21 F. Falcone, T. Lopetegi, J. D. Baena, R. Marques, F. Manrtin and M. Sorolla “Effective negative épsilon estop band microstrip lines based on complementary split ring resonators” IEEE Microwave and Wireless Components letters, Vol 14 pp 280-282, 2004.
22 W. J. Getsinger “Circuit dual son planar transmission media” IEEE International Microwave Symposium Digest, Vol. 83 No. 1 pp 154-156, 1983. 23 F. Falcone, T. Lopetegi, M. A. G. Laso, J.D. Baena, J. Bonache, M. Beruete, R. Marques, F. Martin, and M. Sorolla “Babinet principle applied to the design of metasurfaces and metamarials” PhysucalReviewLetters, Vol. 93 pp 197, 2004.
102
24 IEEE Standard Definitions of Terms for Antennas, Std. 145-1983, Revision of ANSI/IEEE Std 145-1973.
25 C. A. Balanis. “Antenna Theory. Analysis and Design”. Third Edition. Wiley. United States of America, 2005.
26 W. L. Stutzman and G. A. Thiele. “Antenna Theory and Design”. Second Edition. Willey. United States of America, 1998.
27 R. Murphy. “Teoría Electromagnética”. Trillas. México, 2001.
28 J. J. Carr. “Practical Antenna Handbook”. Fourth Edition. Mc Graw Hill. Singapur, 2001.
29 FFC, First Report and Order 02-48, 2002.
30 S. K. Sharma, L. Shafai and N. Jacob. “Investigation of wide band microstrip slot antenna”. IEEE Trans. Antennas Propagat. Vol. 52, No 3, 2004.
31 D. Guha and Y. M.M. Antar. “Microstrip and Printed Antennas. New trends, techniquies and aplications”. Willey. United Kindgdom, 2011.
32 E.H. Van Lil and A. R. Van de Capelle, “Transmission-Line Model for mutual Coupling Between Microstrip Antennas”. IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. AP-32, No 8, 1984.
33 L. C. Shen, S. A. Long, M. R. Allerding, M. D. Walton. “Resonant Frequency of a Circular Disc, Printed Circuit Antenna”. IEEE Trans. Antennas Propagat. pp 595-596, 1977.
34 K. R. Carver and J.W. Mink. “Microstrip Antenna Technology”. IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol AP-29, No. 6, 1981.
103 35 Hoja de especificaciones del RO 4003C. Disponible en: http://goo.gl/IWtRRh
36K. Y. Yazdandoost and R. Kohno.“Ultra Wideband Antenna”. IEEE Communication Magazine, Vol 42, No 6, 2004
37 S. Preradovic and .C. Karmakar. “Multiresonator Based Chipless RFID. Barcode of the Future”. Springer.
38 Q. Wu, J. Ronghong, J. Geng and M. Ding. “Printed omni-directional UWB monopole antenna with very compact size”. IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. 56, No. 3, 2008.
39 L.Chia-Ching, R. W. Ziolkowski. “Tri-band Notched Ultra-wideband
Antenna Using Capacitively Loaded Loops (CLLs)”. Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), 2010.
40 X.-J. Liao, H.-C. Yang, N. Han and Y. Li. “Aperture UWB antenna with tripleband-notched characteristics” ELECTRONICS LETTERS. Vol. 47, No. 2,
2011
41 Manual SPARQ Signal Integrity Network Analyzer. Disponible en http://goo.gl/kT7eDD.
