Lettre du LAAS

Publication trimestrielle du Laboratoire
d'analyse et d'architecture des systèmes du CNRS

Un nouvel axe de recherche sur les réseaux de capteurs a été initié au LAAS par la réalisation de nouveaux capteurs sans fil passifs utilisant une transduction électromagnétique dans la détection de pression et de gaz. Ces capteurs fortement intégrés ne nécessitent aucune alimentation embarquée et leur fréquence de fonctionnement se situe dans la bande de fréquence Ka (26 à 40 GHz).Cette thèse s'inscrit donc dans l'étude et la réalisation d'un lecteur adapté à l'interrogation à distance de capteurs à transduction électromagnétique. Son principe de fonctionnement est basé sur une technologie radar de type FMCW. L'avantage principal de la lecture radar des données issues de ce type de capteurs passifs réside dans la possibilité d'avoir des portées de plusieurs dizaines de mètres, bien supérieures à celles classiquement obtenues avec des capteurs passifs de type SAW ou tag RFID.Dans une première étape est présenté le principe de fonctionnement du lecteur radar et la réalisation de deux prototypes centrés sur les fréquences de 3GHz et 30GHz. Une étude du spectre de la sortie radar, appelé signal de battement radar, sera abordée afin de montrer comment les positions et les mesures des capteurs sont lues à distance par ce type de lecteur.Un travail d'analyse de la communication sans fil permet également de déterminer les paramètres de rétrodiffusion électromagnétique à prendre en compte pour ces capteurs, tels que leurs impédances et leurs fréquences de fonctionnement. Ces paramètres sont la base d'une optimisation du système global en termes de sensibilité, de portée radar et des niveaux minimum de Surface Equivalente Radar (SER) des cibles interrogées.  La validation de cette analyse se bornera à la mesure de la portée maximale associée à ce type de lecteur et aux différentes mesures de SER de plusieurs types de capteurs dans les bandes de fréquence de 3GHz et 30GHz.Deux principes d'identification de cellules passives seront ensuite présentés. Le premier est basé sur l'utilisation des deux modes de rétrodiffusion de la SER d'un capteur (mode de structure et mode d'antenne) favorisant dans le même temps l'identification sur un mode et la mesure du capteur à distance sur l'autre.Le deuxième principe utilise le spectre d'un réflecteur multi-bande dont sa SER reconfigurable permet d'associer l'identification de chaque capteur dans un réseau, à la manière d'un code barre.Les résultats obtenus dans cette étude valident le principe d'interrogation à longue distance de réseau de capteurs passifs et ouvrent de nouvelles perspectives sur la conception de nouvelles cellules de mesures pour de nouvelles applications dans les secteurs de l'aéronautique, du nucléaire, et de l'environnement.