{"id":10308,"date":"2020-07-14T18:30:47","date_gmt":"2020-07-14T23:30:47","guid":{"rendered":"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=10308"},"modified":"2020-09-04T17:25:29","modified_gmt":"2020-09-04T22:25:29","slug":"analisis-electromagnetico-mediante-fdtd-de-un-sustrato-para-etiquetas-rfid-pasivas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=10308","title":{"rendered":"AN\u00c1LISIS ELECTROMAGN\u00c9TICO MEDIANTE FDTD DE UN SUSTRATO PARA ETIQUETAS RFID PASIVAS"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: right;\">MARIO \u00c1NGEL RICO M\u00c9NDEZ*, NORMA PATRICIA PUENTE RAM\u00cdREZ*,<br \/>\nNOEMI LIZ\u00c1RRAGA OSUNA**<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\">CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 23, No.103 septiembre-octubre 2020<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\">DOI:\u00a0<a href=\"https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl23.103-2\">https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl23.103-2<\/a><\/p>\n<h4>RESUMEN<\/h4>\n<p>La tecnolog\u00eda RFID, la cual permite el reconocimiento de objetos y transmisi\u00f3n de datos mediante se\u00f1ales de radiofrecuencia, presenta un desempe\u00f1o que depende del material del producto al que son adheridas, por ello para su funcionamiento \u00f3ptimo en cualquier producto es necesario dise\u00f1ar un sustrato para la etiqueta RFID que evite la IEM. Se presenta un an\u00e1lisis en un sustrato para etiquetas RFID mediante el m\u00e9todo FDTD, el cual demuestra que con el uso del sustrato se reflejan las OEM hacia la etiqueta RFID, aislando la etiqueta del producto al cual se adhiere y con esto evitar la IEM.<\/p>\n<p>Palabras clave: etiqueta RFID, interferencia electromagn\u00e9tica, ley de Snell, FDTD.<\/p>\n<h4>ABSTRACT<\/h4>\n<p><em>RFID technology, allows object recognition and data transmission using radio signals. However, RFID\u00b4s performance depends on the product\u00b4s material into which the RFID tag is adhered. Because of the latter, to enhance the RFID\u00b4s performance, the substrate of the RFID tag needs to be design in order to avoid EMI. The present research, presents an analysis on an RFID tag enhanced substrate, produced by means of the FDTD technique. Which demonstrates that with the use of the substrate electromagnetic waves are reflected towards the tag, isolating the effects of the product\u00b4s material, avoiding EMI.<\/em><\/p>\n<p><em>Keywords: RFID Tag, Electromagnetic Interference, Snell\u2019s Law, FDTD.<\/em><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>La tecnolog\u00eda de identificaci\u00f3n por radiofrecuencia (RFID) automatiza de forma remota la identificaci\u00f3n, la cual permite el reconocimiento de objetos y transmisi\u00f3n de datos mediante se\u00f1ales de radiofrecuencia. El sistema RFID est\u00e1 formado por un lector, una antena transmisora y una etiqueta tambi\u00e9n conocida como tag. La etiqueta es una de las partes m\u00e1s importantes del sistema y su rendimiento afecta en gran medida el rango de lectura y la precisi\u00f3n de este sistema (Liu, Yu y He, 2013; Tsai <em>et al<\/em>., 2013). La comunicaci\u00f3n entre el lector y la etiqueta es establecida por retrodispersi\u00f3n de ondas electromagn\u00e9ticas en el campo lejano (Soyata, Copeland y Heinzelman, 2016; Bibi <em>et al<\/em>., 2017). La parte de la energ\u00eda recolectada es usada para extraer los datos almacenados en el circuito integrado (CI) de la etiqueta y enviados a la lectora, donde se almacenan para su procesamiento. Debido a su bajo costo y peque\u00f1as<br \/>\ndimensiones, este sistema es encontrado en diferentes aplicaciones en varias \u00e1reas como casetas de peaje, identificaci\u00f3n, gesti\u00f3n de control vehicular, monitoreo de ganado, adem\u00e1s de una variedad de aplicaciones m\u00e9dicas (Magill, Conway y Scanlon, 2017).<\/p>\n<p>La frecuencia de operaci\u00f3n del sistema RFID es diferente seg\u00fan el pa\u00eds donde es utilizada. Como ejemplo, las bandas en Am\u00e9rica del Norte y Sudam\u00e9rica operan en un rango de 902-956 MHz, en Europa la banda utilizada es de 866-869 MHz. La etiqueta est\u00e1 formada por una estructura conductora, un circuito integrado de aplicaci\u00f3n espec\u00edfica (ASIC, por sus siglas en ingl\u00e9s) y un sustrato, el cual sirve para mantener tanto el ASIC y la estructura conductora en su sitio (Tsai <em>et al<\/em>., 2013). Las etiquetas pueden ser activas, pasivas o semipasivas.<\/p>\n<p>Las etiquetas pasivas usualmente se adhieren al objeto que se desea identificar; sin embargo, este objeto puede ser de diferentes materiales, como metal, pol\u00edmeros, diel\u00e9ctrico u otros; causando que las caracter\u00edsticas de atenuaci\u00f3n e impedancia de la etiqueta RFID se degraden, lo que afecta su rango de lectura (Zhang <em>et al<\/em>., 2017), interpretando estos cambios como interferencia electromagn\u00e9tica (IEM) entre la lectora y la etiqueta. Para evitar la IEM se han propuesto diferentes dise\u00f1os de etiquetas RFID, principalmente para objetos met\u00e1licos (Bj\u00f6rninen <em>et al<\/em>., 2014; Bong, Lim y Lo, 2017), adem\u00e1s de algunos sustratos (Ukkonen, Sydanheimo y Kivikoski, 2004), formando un \u00e1rea de estudio para el dise\u00f1o y comportamiento de las etiquetas para diferentes aplicaciones. Sin embargo, para evitar la interferencia electromagn\u00e9tica se ha atenuado la impedancia de la estructura de la antena y del ASCI de la etiqueta<br \/>\na diversos materiales, por ejemplo, metal, pl\u00e1stico, madera, y as\u00ed conservar la cantidad de energ\u00eda suficiente para que exista comunicaci\u00f3n entre la etiqueta y el lector. Los trabajos citados se basan principalmente en la modificaci\u00f3n y dise\u00f1o de las caracter\u00edsticas de la propia etiqueta RFID, sin considerar la aplicaci\u00f3n de un sustrato que sea utilizado para disminuir la IEM en la etiqueta RFID.<\/p>\n<p>En este trabajo se realiza un an\u00e1lisis electromagn\u00e9tico de un sustrato con una geometr\u00eda intr\u00ednseca formada por diferentes \u00edndices de refracci\u00f3n en su interior, el cual pretende evitar la IEM que se genera en las etiquetas RFID pasivas .<\/p>\n<div id=\"attachment_10309\" style=\"width: 373px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura1-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-10309\" class=\"wp-image-10309 size-full\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura1-2.png\" alt=\"\" width=\"363\" height=\"251\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura1-2.png 363w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura1-2-300x207.png 300w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura1-2-210x146.png 210w\" sizes=\"auto, (max-width: 363px) 100vw, 363px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-10309\" class=\"wp-caption-text\">Figura 1. Etiqueta RFID adherida al sustrato propuesto y al objeto a identificar, el sustrato (rojo) se coloca entre estos dos.<\/p><\/div>\n<p>Se describe la configuraci\u00f3n del sustrato, el cual es capaz de reflejar las ondas EM que inciden en su interior, adem\u00e1s de las condiciones que se deben cumplir para la reflexi\u00f3n total interna. Adem\u00e1s, una breve introducci\u00f3n al m\u00e9todo FDTD y el an\u00e1lisis num\u00e9rico del sustrato. Por \u00faltimo, se presentan los resultados obtenidos por la propagaci\u00f3n de las ondas EM en el sustrato. En la figura 1 se presenta el esquema propuesto para evitar la IEM en la etiqueta RFID.<\/p>\n<h4>CONFIGURACI\u00d3N DEL SUSTRATO<\/h4>\n<p>El sustrato se dise\u00f1a mediante una configuraci\u00f3n que se calcula con la teor\u00eda de rayos, asumiendo la longitud de onda es mucho menor comparado con las dimensiones del medio donde se propaga \u03bb \u00ab <em>d<\/em>. Mediante la ecuaci\u00f3n de la ley de Snell (Hecht, 2002) se describe el comportamiento de un rayo, en la frontera entre dos medios de propagaci\u00f3n con diferentes \u00edndices de refracci\u00f3n, que se describe a continuaci\u00f3n,<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula1-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10310 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula1-2.png\" alt=\"\" width=\"284\" height=\"36\" \/><\/a><\/p>\n<p>donde <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/n.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-10312\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/n.png\" alt=\"\" width=\"35\" height=\"22\" \/><\/a> describen los \u00edndices de refracci\u00f3n del medio de propagaci\u00f3n incidente y de transmisi\u00f3n, respectivamente. Adem\u00e1s, el \u00e1ngulo de incidencia de dicha onda electromagn\u00e9tica en el medio incidente y de transmisi\u00f3n se describe mediante los \u00e1ngulos <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/O.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-10313\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/O.png\" alt=\"\" width=\"35\" height=\"21\" \/><\/a><em>.<\/em> Es importante detallar que este modelo considera la fabricaci\u00f3n con cualquier material que cumpla con el \u00edndice de refracci\u00f3n.<\/p>\n<p>Al aplicar la ley de Snell para obtener las trayectorias de los rayos, se propone la configuraci\u00f3n del sustrato, donde las trayectorias ser\u00e1n reflejadas hacia la superficie del sustrato evitando la IEM generada. La reflexi\u00f3n total interna que se presenta cuando los rayos se propagan entre dos medios, si el primero de ellos es denso, es decir, con un \u00edndice de refracci\u00f3n mayor, comparado con el \u00edndice de refracci\u00f3n del segundo medio de propagaci\u00f3n (Iizuka, 2002). Si existe esta condici\u00f3n, entonces se presenta un cambio en el \u00e1ngulo de la onda transmitida, lo cual supera el \u00e1ngulo de la superficie de contacto entre los dos medios de propagaci\u00f3n, por lo tanto, s\u00f3lo se tendr\u00e1 un \u00e1ngulo de incidencia y de reflexi\u00f3n. Al \u00e1ngulo m\u00ednimo para el cual la reflexi\u00f3n total interna da lugar se le conoce como \u00e1ngulo cr\u00edtico y se obtiene con la siguiente ecuaci\u00f3n:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula2-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10314 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula2-2.png\" alt=\"\" width=\"236\" height=\"60\" \/><\/a><\/p>\n<p>La configuraci\u00f3n del sustrato propuesto se realiz\u00f3 considerando las trayectorias de los rayos en cada una de las superficies de contacto utilizando las ecuaciones (1) y (2), de esta forma se obtiene cada una de las trayectorias resultantes en cada frontera. La figura 2 muestra las trayectorias de los rayos al interior del sustrato, obteniendo un \u00e1ngulo de transmisi\u00f3n <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Imagen1.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-10315\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Imagen1.png\" alt=\"\" width=\"45\" height=\"23\" \/><\/a>\u00a0en la frontera entre los medios de propagaci\u00f3n N0-N1.<\/p>\n<div id=\"attachment_10316\" style=\"width: 413px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura2-1.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-10316\" class=\"wp-image-10316 size-full\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura2-1.png\" alt=\"\" width=\"403\" height=\"280\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura2-1.png 403w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura2-1-300x208.png 300w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura2-1-210x146.png 210w\" sizes=\"auto, (max-width: 403px) 100vw, 403px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-10316\" class=\"wp-caption-text\">Figura 2 . Trayectorias de los rayos en el interior del sustrato.<\/p><\/div>\n<p>Adem\u00e1s, se obtienen el \u00e1ngulo cr\u00edtico <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/0N1N2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-10317\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/0N1N2.png\" alt=\"\" width=\"42\" height=\"22\" \/><\/a>\u00a0entre la frontera N1-N2, este \u00e1ngulo es parte importante para la reflexi\u00f3n en el interior del sustrato, ya que los \u00e1ngulos <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/00.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-10318\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/00.png\" alt=\"\" width=\"95\" height=\"21\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/00.png 150w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/00-146x33.png 146w\" sizes=\"auto, (max-width: 95px) 100vw, 95px\" \/><\/a> de las ondas que incidan en esta frontera entre los medios N1-N2 son mayores a <a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/0N1N2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-10317\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/0N1N2.png\" alt=\"\" width=\"43\" height=\"23\" \/><\/a> debido los \u00e1ngulos e \u00edndices de refracci\u00f3n que conforman la estructura propuesta.<\/p>\n<p>El dise\u00f1o del sustrato resultante es una formaci\u00f3n de \u201cn\u201d secciones iguales a la figura 2 en forma secuencial hasta cubrir la longitud total de la etiqueta.<\/p>\n<p>Las trayectorias de los rayos que se obtienen se corroboran en la siguiente secci\u00f3n donde los rayos ser\u00e1n tratados como ondas EM con sus componentes de campo el\u00e9ctrico y magn\u00e9tico, asumiendo que la longitud de onda es igual al medio donde se propagan \u03bb = <em>d<\/em> donde <em>d<\/em> es la longitud del medio de propagaci\u00f3n.<\/p>\n<h4>AN\u00c1LISIS MEDIANTE EL M\u00c9TODO DE DIFERENCIAS FINITAS EN EL DOMINIO DEL TIEMPO (FDTD)<\/h4>\n<p>El sustrato propuesto se somete a un an\u00e1lisis electromagn\u00e9tico m\u00e1s robusto por medio del m\u00e9todo de an\u00e1lisis num\u00e9rico conocido como FDTD (<em>Finite Differences in Time Domain<\/em>), este m\u00e9todo reproduce el proceso natural de la propagaci\u00f3n de una onda EM, utilizado principalmente para aplicaciones en problemas de energ\u00eda en el rango de microondas, el m\u00e9todo describe las ecuaciones de Maxwell en su forma diferencial parcial que hasta el d\u00eda de hoy son afirmaciones matem\u00e1ticas que rigen las leyes fundamentales de la electrodin\u00e1mica cl\u00e1sica (Jackson, 1980). Las cuatro ecuaciones de Maxwell se describen a continuaci\u00f3n en su forma integral como diferencial (Inan y Marshall, 2011).<\/p>\n<p>1. Ley de Faraday se basa en que un flujo magn\u00e9tico variante en el tiempo induce una fuerza electromotriz<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula3-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10319 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula3-2.png\" alt=\"\" width=\"346\" height=\"64\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula3-2.png 346w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula3-2-300x55.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 346px) 100vw, 346px\" \/><\/a><\/p>\n<p>2. Ley de Gauss es la expresi\u00f3n matem\u00e1tica que describe las cargas el\u00e9ctricas que se atraen o repelen una a la otra con una fuerza inversamente proporcional a la distancia entre ellas:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula4-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10320 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula4-2.png\" alt=\"\" width=\"318\" height=\"60\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula4-2.png 318w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula4-2-300x57.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 318px) 100vw, 318px\" \/><\/a><\/p>\n<p>3. Ley de Ampere representa la integral de l\u00ednea de un campo magn\u00e9tico H sobre un per\u00edmetro encerrado que debe ser igual al total de la corriente encerrada en ese per\u00edmetro:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula5-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10321 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula5-2.png\" alt=\"\" width=\"354\" height=\"130\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula5-2.png 354w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula5-2-300x110.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 354px) 100vw, 354px\" \/><\/a><\/p>\n<p>4. La cuarta ecuaci\u00f3n de Maxwell se basa en el hecho de que no existen cargas magn\u00e9ticas y por lo tanto las l\u00edneas de campo siempre est\u00e1n encerradas por si mismas:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula6-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10322 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula6-2.png\" alt=\"\" width=\"308\" height=\"68\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula6-2.png 308w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula6-2-300x66.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 308px) 100vw, 308px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Las ecuaciones (3-6) son de forma continua, para aplicar el m\u00e9todo FDTD se trasladan a la forma discreta mediante el uso de la serie de Taylor (ecuaci\u00f3n (7)) en cada ecuaci\u00f3n parcial de la forma diferencial de las ecuaciones de Maxwell (Schneider, 2010).<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula7.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10323 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula7.png\" alt=\"\" width=\"386\" height=\"124\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula7.png 386w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula7-300x96.png 300w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula7-384x124.png 384w\" sizes=\"auto, (max-width: 386px) 100vw, 386px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Una vez que se discretizan las ecuaciones se obtiene su forma diferencial finita utilizando la estructura b\u00e1sica para este m\u00e9todo, conocida como celda de Yee, tambi\u00e9n se le llama nodo escalonado debido a que cada una de las seis componentes de campo electromagn\u00e9tico se calcula en una posici\u00f3n diferente en el espacio (Yee, 1966).<\/p>\n<p>Para el an\u00e1lisis electromagn\u00e9tico del sustrato se utilizan las ecuaciones de Maxwell en dos dimensiones debido a que una de las componentes en su configuraci\u00f3n intr\u00ednseca se mantiene constante. Al utilizar la celda de Yee para las ecuaciones en dos dimensiones (Ramo, Whinnery y Duzer, 2008), se obtienen las siguientes ecuaciones en diferencias finitas para el modo transversal magn\u00e9tico (TM),<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula8-10.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10324 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula8-10.png\" alt=\"\" width=\"388\" height=\"348\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula8-10.png 388w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula8-10-300x269.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 388px) 100vw, 388px\" \/><\/a><\/p>\n<p>para el modo trasversal el\u00e9ctrico (TE) se obtiene la siguiente ecuaci\u00f3n,<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula11-13.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-10325 aligncenter\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula11-13.png\" alt=\"\" width=\"382\" height=\"384\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula11-13.png 382w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula11-13-298x300.png 298w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula11-13-150x150.png 150w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Formula11-13-50x50.png 50w\" sizes=\"auto, (max-width: 382px) 100vw, 382px\" \/><\/a><\/p>\n<h4>AN\u00c1LISIS NUM\u00c9RICO<\/h4>\n<p>El sustrato propuesto se dise\u00f1a num\u00e9ricamente mediante el m\u00e9todo FDTD, adem\u00e1s de crear el algoritmo para representar las ecuaciones (8-13), tambi\u00e9n se trazan los diferentes \u00edndices de refracci\u00f3n del sustrato para modelar su geometr\u00eda intr\u00ednseca presentada en la secci\u00f3n anterior. Se realiz\u00f3 una matriz con las siguientes longitudes 2m x 4m \u0394x = 1000,\u0394y = 500 , donde se seccion\u00f3 el \u00e1rea total en incrementos de \u0394x = \u0394y = 0.004<em>m<\/em>. El sustrato dise\u00f1ado se normaliz\u00f3 para una frecuencia de 918 MHz, se hizo para observar el comportamiento de las ondas EM en el interior del sustrato ya que, si no es normalizada, el comportamiento de la onda no se apreciar\u00eda. La onda EM se hizo incidir a 0.4 m de distancia del sustrato, \u00e9sta se propaga en todas direcciones al arribar a la frontera entre el aire (n = 1) y el sustrato, parte de la onda EM se refleja debido a que la geometr\u00eda intr\u00ednseca marcada como N1 (figura 2) tiene un \u00edndice de refracci\u00f3n de n=2.56, por lo tanto una proporci\u00f3n de la onda es tambi\u00e9n transmitida al interior del sustrato propuesto.<\/p>\n<h4>RESULTADOS<\/h4>\n<p>La proporci\u00f3n de la onda transmitida al interior del sustrato es reflejada en su totalidad en la frontera correspondiente a N1-N2 (figura 2), con excepci\u00f3n en los v\u00e9rtices de las geometr\u00edas intr\u00ednsecas al sustrato, consecuencia de que en los v\u00e9rtices no existe el mismo \u00e1ngulo de incidencia dado por la frontera N1-N2.<\/p>\n<div id=\"attachment_10326\" style=\"width: 460px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura3-1.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-10326\" class=\"wp-image-10326\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura3-1.png\" alt=\"\" width=\"450\" height=\"233\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura3-1.png 376w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura3-1-300x156.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 450px) 100vw, 450px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-10326\" class=\"wp-caption-text\">Figura 3. Onda EM reflejada por un sustrato con estructura triangular.<\/p><\/div>\n<p>En la figura 3 se observa que la mayor parte de la onda EM que incide en el sustrato propuesto es reflejada, el resto pasa a trav\u00e9s de los v\u00e9rtices de la geometr\u00eda intr\u00ednseca del sustrato propuesto .<\/p>\n<p>La energ\u00eda reflejada se calcul\u00f3 en \u0394x = 699, \u0394y = 500 es un punto antes del sustrato. En la figura 4 se observa c\u00f3mo el porcentaje de la onda EM al inicio de su propagaci\u00f3n se mantiene a 100% antes de incidir en el sustrato desde t=0 hasta t=1.37ns. En un tiempo t=5.37ns es donde la onda EM comienza a salir del interior del sustrato, hasta un tiempo de t=6.7ns 93% de la onda es reflejada hacia la frontera de incidencia inicial.<\/p>\n<div id=\"attachment_10327\" style=\"width: 337px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Tabla1-2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-10327\" class=\"wp-image-10327 size-full\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Tabla1-2.png\" alt=\"\" width=\"327\" height=\"170\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Tabla1-2.png 327w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Tabla1-2-300x156.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 327px) 100vw, 327px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-10327\" class=\"wp-caption-text\">Tabla I. Porcentaje de la onda EM durante su tiempo de propagaci\u00f3n dentro del sustrato 1.37ns &#8211; 6.67ns<\/p><\/div>\n<p>La tabla I anuncia los tiempos en intervalos de 0.67ns a partir del tiempo t=1.37ns cuando la onda EM hace contacto con el sustrato propuesto, los cuatro primeros tiempos detallan c\u00f3mo la onda EM disminuye al incidir en el sustrato. En el tiempo 3.36ns s\u00f3lo 36% de la onda EM ha sido reflejada. Los dos \u00faltimos tiempos (5.37ns, 6.67ns) representan c\u00f3mo la onda EM comienza a ser reflejada desde el interior del sustrato. Un tiempo 5.3ns despu\u00e9s de hacer contacto<br \/>\ncon el sustrato 93% de la onda es reflejada.<\/p>\n<h4>CONCLUSIONES<\/h4>\n<p>El sustrato propuesto recupera hasta 93% de la onda EM que le incide. Por lo tanto, es viable que un sustrato con una geometr\u00eda intr\u00ednseca formada por diferentes \u00edndices de refracci\u00f3n redirija las ondas EM en su interior. La proporci\u00f3n restante de la onda despu\u00e9s de los 6.67ns permanece dentro del sustrato. Una peque\u00f1a proporci\u00f3n de onda EM se filtra a trav\u00e9s de los v\u00e9rtices de la geometr\u00eda del sustrato, pero no es suficiente para provocar una IEM en la etiqueta RFID.<\/p>\n<div id=\"attachment_10328\" style=\"width: 354px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura4.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-10328\" class=\"wp-image-10328 size-full\" src=\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura4.png\" alt=\"\" width=\"344\" height=\"202\" srcset=\"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura4.png 344w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura4-300x176.png 300w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura4-146x85.png 146w, https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Figura4-205x120.png 205w\" sizes=\"auto, (max-width: 344px) 100vw, 344px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-10328\" class=\"wp-caption-text\">Figura 4. Porcentaje de energ\u00eda reflejada por el sustrato en un tiempo total de propagaci\u00f3n igual a 6.7ns.<\/p><\/div>\n<h4>APLICACIONES<\/h4>\n<p>El sistema RFID tiene una gran variedad de aplicaciones en diferentes \u00e1reas de la industria, comercio, farmac\u00e9uticas, etc. Los resultados alcanzados tienen la finalidad de estandarizar la amplia gama de etiquetas RFID, disminuyendo sus limitaciones de uso en cada una de las \u00e1reas mencionadas.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\">* Universidad Aut\u00f3noma de Nuevo Le\u00f3n.<br \/>\n** Universidad Aut\u00f3noma de Baja California.<br \/>\nContacto: norma.puenterm@uanl.edu.mx<\/p>\n<h4>REFERENCIAS<\/h4>\n<p>Bibi, F., Guillaume, C., Gontard, N., et al. (2017). A review: RFID technology having sensing aptitudes for food industry and their contribution to tracking and monitoring of food products.<em> Trends in Food Science &amp; Technology<\/em>. 62:91-103.<br \/>\nBj\u00f6rninen, T., Syd\u00e4nheimo, L., Ukkonen, L., et al. (2014). Advances in antenna designs for UHF RFID tags mountable on conductive items. <em>IEEE Antennas and Propagation Magazine<\/em>. 56(1):79-103.<br \/>\nBong, F.L., Lim, E.H., y Lo, F.L. (2017). Flexible folded-patch antenna with serrated edges for metal-mountable UHF RFID tag. <em>IEEE Transactions on Antennas and Propagation<\/em>. 65(2):873-877.<br \/>\nHecht, E. (2002). <em>Optic<\/em>., San Francisco: Addison-Wesley.<br \/>\nIizuka, K. (2002). <em>Elements of Photonics<\/em>. Toronto, Canad\u00e1: John Wiley &amp; Sons.<br \/>\nInan, U.S., y Marshall, R.A. (2011). <em>Numerical electromagnetics: the FDTD method<\/em>. Cambridge University Press.<br \/>\nJackson, J.D. (1980). <em>Electrodin\u00e1mica cl\u00e1sica<\/em>. Espa\u00f1a:Alhambra.<br \/>\nLiu, Q., Yu, Y., y He, S. (2013). Capacitively loaded, inductively coupled fed loop antenna with an omnidirectional radiation pattern for UHF RFID tags.<em> IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters<\/em>. 12: 1161-1164,.<br \/>\nMagill, M. K., Conway, G., y Scanlon, W. (2017). Tissue-Independent Implantable Antenna for In-Body Communications. <em>IEEE Transactions on Antennas and Propagation<\/em>. 65: 4406-4417.<br \/>\nRamo S., Whinnery, J.R., y Duzer, T.V. (2008). <em>Fields and waves in communication electronics<\/em>. John Wiley &amp; Sons.<br \/>\nSchneider, J.B. (2010). <em>Understanding the finite-difference timedomain method<\/em>. School of electrical engineering and computer science Washington State University.<br \/>\nSoyata, T., Copeland, L., y Heinzelman, W. (2016). RF energy harvesting for embedded systems: A survey of tradeoffs and methodology.<em> IEEE Circuits and Systems Magazine<\/em>. 16(1). 22-5.<br \/>\nTsai, M.C., Chiu, C.W., Wang, H.C., et al. (2013). Inductively coupled loop antenna design for UHF RFID on-body applications. <em>Progress In Electromagnetics Research<\/em>. 143:315-330.<br \/>\nUkkonen, L., Sydanheimo, L., y Kivikoski, M. (2004). <em>Patch antenna with EBG ground plane and two-layer substrate for passive RFID of metallic objects<\/em>. Antennas and Propagation Society International Symposium. Pp. 93-96.<br \/>\nYee, K. (1966). Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell\u2019s equations in isotropic media. <em>IEEE Transactions on antennas and propagation<\/em>. Pp. 302-307.<br \/>\nZhang, J., Tian, G., Marindra, A., et al. (2017). A review of passive RFID tag antenna-based sensors and systems for structural health monitoring applications. <em>Sensors<\/em>. 17: 265.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>MARIO \u00c1NGEL RICO M\u00c9NDEZ*, NORMA PATRICIA PUENTE RAM\u00cdREZ*, NOEMI LIZ\u00c1RRAGA OSUNA** CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 23, No.103 septiembre-octubre 2020 DOI:\u00a0https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl23.103-2 RESUMEN La tecnolog\u00eda RFID, la cual permite el reconocimiento de objetos y transmisi\u00f3n de datos mediante se\u00f1ales de radiofrecuencia, presenta un desempe\u00f1o que depende del material del producto al que son adheridas, por ello para su funcionamiento \u00f3ptimo en cualquier [&#8230;]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[],"class_list":["post-10308","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-investigacion"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/10308","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=10308"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/10308\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10341,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/10308\/revisions\/10341"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=10308"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=10308"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=10308"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}