Caracterización del canal de propagación de un sistema RFID en la banda de UHF en una colmena
[SPA] Recientemente, el campo de la apicultura ha sido objeto de innovación mediante la introducción de nuevas tecnologías, como la identificación por radiofrecuencia (RFID). Los sistemas RFID en la banda de Ultra High Frequency (UHF) consisten en un lector y una etiqueta miniaturizada. El reducido tamaño de la etiqueta o tag hace que se pueda colocar usando pegamentos especiales en el tórax de una abeja. Esto abre la posibilidad de desarrollar un sistema que permita la localización e identificación de una abeja reina en el interior de una colmena, cuando el lector se encuentra en el exterior de esta. Dado que no existen estudios sobre la propagación en la banda UHF dentro de colmenas, el objetivo principal de esta tesis es caracterizar dicho canal. Para ello, se analizan tres entornos de ascendente complejidad. Primero, se estudia la propagación en espacio libre, modelando el sistema como dos circuitos RLC acoplados y validando el modelo con medidas de distancia máxima de lectura. Luego, se analiza un panal compuesto por un marco de madera, cera de abejas y alambres metálicos. Se realizan simulaciones del entorno en CST Studio y medidas experimentales del valor del Received Signal Strength Indicator (RSSI). Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que existe un acoplo magnético entre la micro antena del tag y los alambres del panal, aumentando así la cobertura respecto al espacio libre. Por otro lado, se comprueba que el comportamiento tanto en las simulaciones como en las medidas es similar, obteniendo una periodicidad en la potencia recibida en el tag. Finalmente, se estudia una colmena completa formada por 10 panales y un soporte de madera. Se mide la permitividad dieléctrica de la cera y se realizan simulaciones y mediciones de RSSI. Los resultados confirman el acoplamiento y muestran mayor cobertura cerca de los alambres. También se observa que la mayor cobertura se concentra en los tres panales más cercanos a la antena, lo que demuestra el potencial de los sistemas RFID para localizar a la abeja reina en el entorno real de una colmena.[ENG] Recently, the field of beekeeping has seen innovation through the introduction of new technologies such as Radio Frequency Identification (RFID). UHF-band RFID systems consist of a reader and a miniaturized tag. The small size of the tag allows it to be attached to the thorax of the queen bee using special adhesives. This opens the possibility of developing a system capable of locating and identifying a queen bee inside a hive, even when the reader is located outside. As there are no existing studies on radio wave propagation in the UHF band within a hive, the main objective of this thesis is to characterize this channel. To achieve this, three increasingly complex environments are analyzed. First, propagation in free space is studied by modeling the system as two coupled RLC circuits and validating the model through maximum reading distance measurements. Next, a single honeycomb frame is analyzed, consisting of a wooden frame, beeswax, and metal wires. Simulations of the environment are carried out using CST Studio, along with experimental Received Signal Strength Indicator (RSSI) measurements. The results reveal magnetic coupling between the tag's micro-antenna and the metal wires, enhancing coverage compared to free space. Additionally, both simulations and measurements show similar behavior, with a periodic pattern in the power received by the tag. Finally, a complete hive composed of 10 frames and a wooden enclosure is studied. The dielectric permittivity of the beeswax is measured, and further simulations and RSSI measurements are conducted. The results confirm the coupling effect and show greater coverage near the wires. It is also observed that most of the coverage is concentrated within the three frames closest to the reader's antenna, demonstrating the potential of RFID systems for locating the queen bee in the real environment of a beehive.
Apicultura, Radiofrecuencia (RFID), Simulación, Colmena
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