Radio Frequency Identification (RFID) Tags and Reader Antennas Based on Conjugate Matching and Metamaterial Concepts

Abstract

La identificación por radiofrecuencia (RFID) es una tecnología de rápido desarrollo que proporciona la identificación inalámbrica y capacidad de seguimiento mediante el uso de dispositivos simples que se usan para etiquetar objetos o personas en un extremo, llamados etiquetas o tags, y dispositivos más complejos en el otro extremo del enlace, denominados lectores. RFID es una tecnología emergente y uno de los segmentos de más rápido crecimiento de la actual industria de la identificación automática y captura de datos (AIDC). RFID es utilizada por cientos, si no miles, de aplicaciones en la actualidad. RFID está revolucionando la gestión de las cadenas de suministro, en sustitución de los códigos de barras, pasando a ser el sistema de seguimiento de objetos principal, y se está convirtiendo rápidamente en una tecnología rentable. Sin embargo, el diseño de etiquetas capaces de cubrir todas las bandas UHF-RFID reguladas, proporcionando unas prestaciones de lectura adecuadas, supone un reto importante. Además, hay una falta de sistematización en la metodología de diseño de etiquetas UHF-RFID. Otro problema que impide una expansión más rápida de la tecnología UHF-RFID se encuentra en la gestión de artículos de venta al por menor, en la dificultad de ofrecer al mismo tiempo la posibilidad de controlar el pago los artículos en las tiendas y el inventario de elementos presentes en el almacén. La reducción de costes es de especial preocupación en la implementación de sistemas RFID de microondas, ya que estos sistemas suelen utilizar etiquetas activas cuyo consumo de energía debe ser reducido al mínimo. El objetivo principal de esta tesis es aportar soluciones a los problemas mencionados anteriormente, contribuyendo de este modo al progreso y mejora de la tecnología RFID. Esto se consigue mediante la propuesta de nuevas estrategias y una metodología simple para el diseño de las etiquetas de UHF-RFID basadas en adaptación conjugada, y antenas para lectores RFID basadas en conceptos de metamateriales.

Radio frequency identification (RFID) is a fast developing technology that provides wireless identification and tracking capability by using simple devices used for tagging objects or people on one end, called tags, and more complex devices on the other end of the link, called readers. RFID is an emerging technology and one of the most rapidly growing segments of today’s automatic identification and data capture (AIDC) industry. RFID is used for hundreds, if not thousands, of applications at present. RFID is revolutionizing supply chain management, replacing bar codes as the main object tracking system, and it is rapidly becoming a cost-effective technology. However, the design of tags able to cover the whole UHF-RFID regulated bands, providing appropriate read performance, becomes an important challenge. Also, there is a lack of systematization in the design methodology of UHF-RFID tags. Another problem which prevents a faster expansion of the UHF-RFID technology is found in the retail item management, in the difficulty of simultaneously offer the possibility of controlling items payment in stores and inventory of elements present in the store. Cost reduction is a special concern in the implementation of microwave RFID systems since they typically use active tags whose power consumption should be minimized. The main objective of this thesis is to provide solutions to the aforementioned problems, contributing to the progress and improvement of the RFID technology. This is achieved by proposing new strategies and a simple methodology for the design of UHF-RFID tags based on conjugate matching, and RFID reader antennas based on metamaterial concepts.