Tesis doctoral de Santiago Capdevila Cascante
Aplicaciones científicas, médicas e industriales requieren la medida de diferentes parámetros físicos a fin de obtener información sobre el estado de un proceso. En ocasiones esta información debe ser obtenida de forma remota, ya sea debido a la dispersión espacial de los puntos de medida, o a su inaccesibilidad. Un sensor inalámbrico incrustable y autónomo es una solución adecuada para su uso en estos casos. esta tesis se centra en el estudio de la relación que gobierna el acoplo electromagnético entre un lector y un sensor autónomo inalámbrico, basado en la tecnología de identificación por radio frecuencia (rfid), y que es capaz de medir de forma remota algún parámetro físico en una posición remota e inaccesible. El parámetro físico a medir puede ser un campo electromagnético en esa posición (medida primaria) o una medida indirecta de otro parámetro como la temperatura o la humedad (medida secundaria). dada la simplicidad de la solución basada en rfid (alta capacidad de incrustación, capacidades de recolección de energía (harvesting), penetrabilidad, características de cobertura radio, etc.) La medida se puede hacer en un único lugar, o se puede extender a un conjunto de posiciones (formando una agrupación o retícula de sensores). La relación analítica se basará en una formulación basada en reciprocidad que estudia la modulación de campo dispersado por el sensor incrustado en función del campo incidente y permitirá la definición de una serie de parámetros de calidad que serán de interés para el diseño óptimo de los sensores. Respecto a la etiqueta rfid, se le dará una particular atención a la circuitería de harvesting, así como al diseño de la antena basándose en el objetivo de capacidad de medida. en las etiquetas rfid, la existencia de la circuitería de harvesting de rf es una mejora respecto a un sensor de campo dispersado convencional, ya que elimina la necesidad de líneas de polarización o fibras ópticas para modular el sensor. No obstante, introduce no linealidades en la respuesta del sensor, que necesitan una corrección adecuada para ser usado como sensor de campo em, aunque la caracterización necesaria de estas no linealidades no se puede llevar a cabo en un analizador convencional de forma directa, ya que se debe alimentar al sensor rfid con el protocolo adecuado. Debido a eso, esta tesis propone una técnica de medida alternativa que permite caracterizar de forma completa los diferentes estados involucrados en la modulación, prestando una especial atención a las no-linealidades. Además, tomando como punto de partida esta caracterización, esta tesis propone un sistema alternativo de medida de campo em basado en el uso de múltiples frecuencias para aumentar el margen dinámico de la medida, que se demuestra experimentalmente en la medida de un diagrama de radiación así como en aplicaciones de imaging. La respuesta del sensor basado en rfid será electromagnéticamente sensible a cambios en las propiedades dieléctricas de su entorno cercano. Sin embargo la formulación mezcla completamente diferentes factores como la atenuación, la impedancia de antena, de carga, etc. Y por lo tanto, no es posible aislarlas independientemente con la información disponible con un sensor rfid convencional. Para solucionarlo, esta tesis propone matemáticamente y desarrolla de forma experimental la modificación del esquema de modulación de campo dispersado para introducir un nuevo conjunto de estados utilizando una carga de múltiples impedancias, de manera que aumente la información disponible en la respuesta del sensor rfid, lo que permite aislar cada término independientemente. además, la tesis introducirá una nueva carga dependiente de la temperatura y sin una dependencia directa de las propiedades dieléctricas del entorno. Con este cambio se permite realizar un sensado robusto del entorno a la vez que se pueden realizar medidas de campo em y de las variaciones electromagnéticas del entorno más cercano del sensor.
Datos académicos de la tesis doctoral «Rfid multiantenna systems for wireless communications and sensing«
- Título de la tesis: Rfid multiantenna systems for wireless communications and sensing
- Autor: Santiago Capdevila Cascante
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 15/02/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- LLuis Jofre Roca
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Miguel Ferrando bataller
- lLuis Pradell cara (vocal)
- david Girbau sala (vocal)
- smail Tedjini (vocal)