Etiqueta electromagnética sin chip para la identificación compatible con códigos de barras unidimensionales y procedimiento de codificación, fabricación y lectura.

Etiqueta electromagnética sin chip para la identificación que comprende al menos una estructura multiconductora impresa sobre un sustrato dieléctrico para la identificación compatible con códigos de barras unidimensionales.

La codificación de dicha etiqueta comprende definir la frecuencia de resonancia de estructuras multiconductoras que reemplazaran dígitos del código de barras. La fabricación de dicha etiqueta comprende definir las anchuras de los conductores de la estructura multiconductora así como las distancias de separación entre los mismos conforme al estándar de código de barras correspondiente (310, 311); y seleccionar y sustituir los correspondientes dígitos en el código de barras mediante la impresión de estructuras multiconductoras (320a, 320b, 320c). La lectura de dicha etiqueta implica el uso de una línea de transmisión colocada cerca de la etiqueta, dicha línea desplazándose longitudinalmente a lo largo de la etiqueta para llevar a cabo una lectura por acoplamiento del campo electromagnético.

Etiqueta electromagnética sin chip para la identificación compatible con códigos de barras unidimensionales y procedimiento de codificación, fabricación y lectura 5

Sector de la técnica La invención se refiere, en general, al campo de sistemas y dispositivos de identificación por radiación de campo electromagnético, los cuales están destinados a asignar y leer un código de identificación único O para cada etiqueta, y de esta forma identificar al objeto asociado con la etiqueta. Más en particular, esta invención se enmarca en el ámbito de sistemas de identificación compuestos por etiquetas que no contienen ningún chip.

Estado de la técnica

La identificación de elementos o productos en la industria y el comercio es de vital importancia hoy en día debido a las necesidades logísticas, de trazabilidad y seguridad de los mismos. Los sistemas de identificación y seguridad se encuentran disponibles en cualquier entorno donde es necesario el movimiento e intercambio de mercancías.

El sistema de identificación más extendido hoy en día es el código de barras, que consiste en símbolos constituidos por líneas paralelas verticales de barras y espacios con anchuras variables. Estas barras y espacios se asocian a zonas impresas con tinta y zonas vacías, de fonna que representan un código binario que encierra la información ligada al símbolo del código de barras. El código de barras adherido a un objeto es leído por escaneo óptico permitiendo la identificación de este objeto.

Otro sistema de identificación de gran popularidad, y que pretende sustituir o convivir con el código de barras, es la identificación por radiofrecuencia (RFID) . Dentro de los sistemas RFID se distinguen dos tipos fundamentales dependiendo del mecanismo de transferencia de energía entre las diferentes partes 0 que lo componen. El sistema de identificación por radiofrecuencia consta de un dispositivo lector (también conocido como transceptor) y una etiqueta (también conocida como transpondedor) que se comunican entre sí a través de una señal que es modulada con el objetivo de transmitir la infonnación. Las etiquetas RFID convencionales poseen un chip que contiene la información para identificar el objeto asociado a la etiqueta. Dentro de la tecnología RFID se pueden distinguir dos tipos: RFID que transmite la información empleando la inducción electromagnética (parte reactiva del campo magnético) , y RFID que transmite la información usando ondas electromagnéticas (parte radiada del campo magnético) .

El gran inconveniente que presenta la tecnología RFlD ante la tecnología del código de barras es el coste de fabricación de una etiqueta. La producción de códigos de barras tiene un coste ínfimo, pues el 40 coste de cada etiqueta solamente abarca el coste del elemento adhesivo y de la tinta convencional para la impresión de las barras. No obstante, el coste de una etiqueta RFID tiene que tener en cuenta el coste del chip que esta etiqueta lleva integrado, y este importe es significativamente notable en comparación al coste de fabricación de una etiqueta de código de barras. Por otro lado, ese incremento de coste repercute en una lectura a mayor distancia, incluso sin visión directa, y una mayor capacidad para almacenar

información. Sin embargo, no todas las aplicaciones demandan este incremento de prestaciones frente al coste que supone el uso de etiquetas con chip.

Hay una gran cantidad de líneas de investigación centradas en diseñar etiquetas RFID que no precisen de chip [S. Preradovic y N. C. Karmakar, "Chipless RFID: bar code of the future", IEEE microwave 50 magazine, vol. 11, pp. 87-97, diciembre, 2010] para que puedan competir en cuanto a precio con el código de barras. Entre las técnicas que se estudian, destacan aquellas basadas en la firma espectral. Estas técnicas proporcionan un código único a cada etiqueta utilizando patrones distintos en el dominio de la frecuencia. Se emplean estructuras resonantes en tecnología planar y cada bit (correspondiente al código binario) se asocia a la presencia o ausencia de picos de resonancia en frecuencias predeterminadas del

espectro.

Se conocen a partir del documento [S. Preradovic y N. C. Kannakar, "Multiresonator-Based Chipless RFID: Barcode of the Future", Springer, 2012] etiquetas RFID sin chip basadas en firma espectral usando estructuras multirresonadoras mediante resonadores en espiral dispuestos en configuración en cascada. El diseño de cada resonador permite introducir una frecuencia de resonancia controlada que corresponde con un bit para codificar la información.

Se conocen a partir del documento US 2013/0015248 Al etiquetas RFlD sin chip basadas en firma espectral usando bandas conductoras sobre un soporte dieléctrico. Algunas bandas conductoras adyacentes se unen entre sí mediante puentes conductores generando bandas conductoras de distintas longitudes. Cada porción de banda determina una frecuencia de resonancia.

Uno de los grandes inconvenientes que subyace en las técnicas de firma espectral basada en elementos multiresonadores que se conocen hasta el momento, es el tamaño que adquieren las etiquetas, ya que se necesitan colocar antenas planares de recepción y transmisión en las propias etiquetas para excitar la estructura multiresonadora. Corno consecuencia, se obtienen etiquetas de grandes dimensiones que imposibilitan su colocación sobre multitud de objetos.

Otro aspecto de gran relevancia y utilidad que se podría mejorar consistiría en buscar la compatibilidad de las etiquetas RFlD basadas en firma espectral con los estándares existentes del código de barras. De esta forma una tecnología no excluiría a la otra y, por el contrario, podrían complementarse.

La presente invención mejora el estado de la técnica conocido hasta el momento consiguiendo compatibilizar la lectura electromagnética llevada a cabo en una etiqueta RFID con la lectura óptica que se realiza en los códigos de barras normalizados. Esta compatibilidad conlleva otra ventaja implícita, ya que las etiquetas RFID tendrán un tamaño similar al de un código de barras estándar, es decir, un tamaño ideal para ser colocada en un inmenso número de artículos.

Descripción de la invención La invención tiene por objeto una nueva etiqueta electromagnética sin chip que utiliza el campo electromagnético radiado por un transceptor que incide sobre la propia etiqueta, reflejando ésta la energía de forma selectiva con la frecuencia. Asimismo, también son objeto de la presente invención los correspondientes procedimientos de codificación, fabricación y lectura de dicha nueva etiqueta RFID sin chip.

De este modo, un primer objeto de la invención es una etiqueta electromagnética sin chip que comprende al menos una estructura multiconductora impresa sobre un sustrato dieléctrico para la identificación compatible con códigos de barras unidimensionales. En una realización preferida, dicha etiqueta comprende dos estructuras multiconductoras. En otra realización preferida, dicha etiqueta se caracteriza por que la estructura multiconductora consiste en líneas metálicas paralelas acopladas. En otra realización preferida, dicha etiqueta se caracteriza por que los conductores de la estructura multiconductora presentan anchuras iguales y los conductores adyacentes están separados por distancias iguales.

Para conseguir el objetivo, esta invención se basa en la utilización de estructuras multiconductoras, preferentemente en tecnología planar, tales corno el condensador interdigital que tienen una geometría 45 similar a la de los códigos de barras. Los condensadores interdigitales en tecnología microstrip son empleados habitualmente en el diseño de circuitos en las bandas de microondas y milimétricas. Estos dispositivos presentan el gran inconveniente de que solo son usables hasta la aparición de una primera resonancia de una serie debida a la interacción de los diferentes modos TEM que soporta la estructura. En el documento [F. P. Casares-Miranda, P. Otero, E. Márquez-Segura, and C. Camacho-Peñalosa, " Wire Bonded Interdigital Capacitar", Microwave and Wireless Components Letters, IEEE, Vol. 15, no lO, Oc!. 2005 pp. 700 -702.] estas resonancias son eliminadas aumentando el ancho de banda de uso del condensador eliminando las citadas resonancias. Sin embargo, es posible diseñar estas estructuras para generar resonancias controladas que dependan de los materiales y la geometría de las líneas que componen la estructura multiconductora. En la presente invención, la geometría de la estructura viene 55 dada por el código de barras óptico generado. Cada geometría de código de barras determinado dará lugar a un conjunto de resonancias concreto no pudiéndose alterar las mismas....

1. Etiqueta electromagnética sin chip que comprende al menos una estructura multiconductora impresa sobre un sustrato dieléctrico para la identificación compatible con códigos de barras unidimensionales.

2. Etiqueta electromagnética sin chip según la reivindicación anterior caracterizada por que comprende dos estructuras multiconductoras.

3. Etiqueta de identificación sin chip según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que la estructura multiconductora consiste en líneas metálicas paralelas acopladas,

4. Etiqueta electromagnética sin chip según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que la anchura del conductor 101 de la estructura multiconductora es igual a la anchura del conductor 102 de dicha estructura, y la distancia de separación 103 entre

conductores de la estructura multiconductora es igual a la distancia de separación 104 entre conductores de dicha estructura.

5. Sistema de identificación que comprende una etiqueta electromagnética sin chip según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Procedimiento de codificación de una etiqueta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por que comprende las etapas de:

a. Definir la frecuencia de resonancia de la estructura o estructuras multiconductoras que reemplazará (n) uno o más dígitos del código de barras en base a las anchuras \01, 102 Y 105 de las conductores de la estructura o estructuras multiconductoras ya las distancias de separación 103, 104 Y 106 entre dichos conductores; y

b, dividir la banda de frecuencia correspondiente en sub-bandas, asignando un dígito binario a cada una de las sub-bandas.

7. Procedimiento de codificación según la reivindicación anterior caracterizado por que la asignación de dígitos binarios a las sub-bandas se realiza asignando "1" a la sub-banda que presente una resonancia, y "O" a la sub-banda que no tenga resonancia, obteniéndose una codificación binaria que identifica inequívocamente a un objeto.

8. Procedimiento de fabricación de una etiqueta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por que comprende las etapas de:

a. Definir la mínima anchura que debe tener conductor de la estructura multiconductora, así como la mínima separación que debe haber entre dos conductores adyacentes de dicha estructura multiconductora, conforme al estándar de código de barras correspondiente;

b. seleccionar un conjunto de dos o más dígitos consecutivos del código de barras, dicho conjunto de dígitos a ser sustituido por una estructura multiconductora; y

c. sustituir el conjunto dígitos seleccionado del código de barras mediante la impresión de líneas de transmisión multiconductoras.

9. Procedimiento de fabricación según la reivindicación anterior caracterizado por que se emplean estructuras multiconductoras sin plano de masa para mejorar el nivel de señal reflejado.

10. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 7, de una etiqueta según cualquiera de las

reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que se emplean parches circulares en tecnología 45 micro strip en cada extremo del código codificado en la etiqueta.

11. Procedimiento de lectura de una etiqueta según cualquiera de las reivindicaciones I a 4 caracterizado por que comprende el uso de una línea de transmisión colocada cerca de la etiqueta, dicha línea desplazándose longitudinalmente a 10 largo de la etiqueta para llevar a cabo una lectura por acoplamiento del campo electromagnético.

12. Procedimiento de lectura según la reivindicación anterior caracterizado por que comprende las etapas de:

a. Medir los parámetros de reflexión 510 o transmisión 520 de la línea de transmisión 514; y

b. determinar las frecuencias de resonancia caracterizadas por mínimos en los parámetros 55 de reflexión o transmisión medidos.

13. Procedimiento de lectura de una etiqueta según cualquiera de las reivindicaciones I a 4 caracterizado por que comprende el uso de al menos una antena de banda ancha que envía la señal de interrogación a la etiqueta y que a su vez recibe la respuesta reflejada por dicha etiqueta.

14. Procedimiento de lectura según cualquiera de las reivindicaciones 6 Ó 7 caracterizado por que la región del espectro de lectura se regula modificando la longitud de las pistas conductoras.

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Figura 1

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Figura 3

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Figura 4

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• •

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Figura 5