Contribution to Finite-Difference Time-Domain procedures for simulation of Surface Acoustic Wave RFID tags - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Contribution to Finite-Difference Time-Domain procedures for simulation of Surface Acoustic Wave RFID tags

Contribution à la méthode des différences finies dans le domaine temporel pour la simulation d'étiquettes RFID à ondes acoustiques de surface

Résumé

A Finite-Difference Time-Domain (FDTD) procedure is proposed for the simulation of a kind of chipless passive RFID tag based on Surface Acoustic Waves (SAW). This kind of tag is implemented on a piezoelectric substrate and is based on the conversion of the interrogating electromagnetic wave into acoustic waves that are propagated through the substrate. Given the combination of acoustics and electromagnetics, an FDTD procedure able to simulate this multiphysics problem is proposed. The time-scale difference between the two involved physics is handled through an electric field quasi-static approximation. The proposed FDTD procedure allows a full-wave analysis of the piezoelectric governing equations and explicit computation of all the involved acoustic and electric fields. The FDTD formulation is done in three dimensions and can be adapted to any crystal symmetry class and orientation. In particular, the formulation has been proved to be stable for three piezoelectric substrates with different symmetry class: barium sodium niobate, bismuth germanate and lithium niobate. The absorbing boundary condition (ABC) implemented as a Perfectly Matched Layer (PML) makes the simulation possible by enabling the imposition of transparent limits to the computational domain. PML stability is verified both in the continuous and discretized medium. The presented FDTD procedure allows the characterization of the SAW RFID tag both in time and frequency domains. In time domain, the tag is characterized through the determination of the identification code; while in the frequency domain, the input admittance is computed.
Une procédure des différences finies dans le domaine temporel (FDTD pour Finite-Difference Time-Domain) est proposée pour la simulation d'un type d¿étiquette RFID passif sans puce basé sur ondes acoustiques de surface (SAW pour Surface Acoustic Wave). Ce type d¿étiquette est mis en ¿uvre sur un substrat piézo-électrique et son principe de fonctionnement est basé sur la conversion de l'onde électromagnétique d'interrogation en ondes acoustiques qui se propagent à travers le substrat. Compte tenu de la combinaison de phénomènes acoustiques et électromagnétiques, une procédure FDTD capable de simuler ce problème multi-physique est proposée. La différence d'échelle de temps entre les deux phénomènes physiques impliqués a été modélisée par une approximation quasi-statique du champ électrique. La procédure FDTD proposée permet une analyse d'onde complète des équations qui régissent les piézoélectriques et le calcul explicite de toutes les composantes des champs acoustiques et électriques concernées. La formulation FDTD se fait en trois dimensions et peut être adaptée à toute classe de symétrie et orientation du cristal. En particulier, il a été prouvé que la formulation est stable pour trois substrats piézoélectriques avec différentes classes de symétrie : niobate de baryum sodium, germanate de bismuth et niobate de lithium. La condition aux limites absorbante (CLA) mis en ¿uvre est une couche absorbante parfaitement adaptée (PML pour Perfectly Matched Layer) qui rend possible la simulation en permettant l'imposition de limites transparentes au domaine de calcul. La stabilité de la PML est vérifiée dans le milieu continu et discrétisé. La procédure FDTD présentée permet la caractérisation de l'étiquette RFID SAW dans le domaine temporel et fréquentiel. Dans le domaine temporel, la caractérisation de l'étiquette se fait par la détermination du code d'identification; tandis que dans le domaine fréquentiel, la caractérisation est faite à l'aide de l'admittance d'entrée.
Fichier principal
Vignette du fichier
2015telb0358_Nova Manosalva Omar Ariel.pdf (3.25 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...

Dates et versions

tel-01256701 , version 1 (15-01-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01256701 , version 1

Citer

Omar Ariel Nova Manosalva. Contribution to Finite-Difference Time-Domain procedures for simulation of Surface Acoustic Wave RFID tags. Electromagnetism. Télécom Bretagne; Université de Bretagne Occidentale, 2015. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01256701⟩
182 Consultations
352 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More