Brevet FR2636781A1 — publié le 19900323

"Cadre antenne pour poste de controle de présence, émettant un signal primaire pour recevoir en écho de répondeurs des signaux individualisés" L'invention se rapporte à un cadre antenne pour un poste de contrôle d'un système de détection de présence où au moins un répondeur associé à un porteur rayonne, en écho à un signal radioélectrique primaire émis par le cadre couplé à un générateur de tension à haute fréquence, un signal secondaire à modulation individualisée auquel le poste de contrôle répond spécifiquement par une action de commande, le répondeur empruntant au signal primaire l'énergie nécessaire à l'élaboration du signal secondaire. Le document de brevet FR-A-2 598 006 décrit un système de détection de présence, notamment pour contrôler l'accès à des locaux par des personnes habilitées, qui comporte un poste de contrôle équipé de circuits émetteur-récepteur couplés à un cadre antenne7 et des répondeurs sous forme par exemple de circuits imprimés enfermés dans un support en forme de carte, qui sont confiés aux personnes habilitées à accéder aux locaux. Selon un exemple décrit dans ce document, le cadre antenne rayonne un signal radioélectrique primaire à fréquence de 3 MHz environ, par excitation au moyen d'une tension alternative délivrée par un générateur pilote. Les répondeurs sont dotés d'un aérien accordé sur la fréquence du signal primaire, où, lorsqu'ils sont suffisamment approchés du cadre antenne du poste de contrôle, se développe une tension qui est redressée et appliquée simultanément à un oscillateur couplé à l'aérien et au dispositif de lecture d'une mémoire morte couplé à un modulateur logique coopérant avec l'oscillateur. Le répondeur rayonne alors un signal secondaire modulé par le contenu de la mémoire morte. Le signal secondaire, reçu par le cadre du poste de contrôle, est séparé du signal primaire et démodulé.La comparaison de la modulation du signal secondaire et d'une liste de signaux numériques mis en mémoire dans le poste de contrôle permet, par exemple, d'ouvrir une porte lorsque le porteur de la carte répondeur est habilité, c'est-à-dire que le contenu de la mémoire de la carte correspond à un signal numérique en mémoire dans le poste de contrôle. L'avantage de ces systèmes de détection de présence7 par rapport, par exemple, aux systèmes à cartes à pistes magnétiques, est qu'il suffit de présenter la carte à proximité du cadre antenne pour obtenir l action de commande et qu'il n'est pas nécessaire d'introduire la carte dans un lecteur. Par à proximité", il faut entendre à moins de 10 centimètres environ. Il apparaît avantageux d'augmenter la sensihilité du système de détection de présence pour qu'il ne soit plus nécessaire de présenter le répondeur à proximité du cadre antenne, et que l'approche du poste de contrôle par le porteur, ayant sur soi le répondeur, soit déjà suffisante pour le déclenchement de l'action de commande, typiquement pour l'ouverture d'une porte d'accès. L'augmentation souhaitable de portée se situe entre 0,5 et 1 mètre, pour 10 centimètres antérieurement. Cette augmentation de portée implique parallèlement une augmentation de puissance du signal radioélectrique primaire, pour rendre opérant le répondeur à plus grande distance7 et une augmentation de sensibilité à la réception du signal secondaire. L'augmentation de puissance du signal primaire, ainsi que la répartition du champ électromagnétique rayonné nécessite une augmentation de la surface utile du cadre antenne, et partant, de ses dimensions linéaires. Par ailleurs7 l'augmentation de sensibilité à la réception du signal secondaire exige une plus grande stabilité, en fréquence et amplitude, du signal primaire pour réduire le bruit. Or l'augmentation des dimensions du cadre antenne a pour effet d'augmenter parallèlement la sensibilité aux perturbations d'influence, appelées également plus familièrement effets de main. Tl s'agit des interactions capacitives avec le cadre de masses conductrices portées à des potentiels mal définis et présentés au voisinage du cadre, à des positions également mal définies. Les personnes qui se présentent à portée du cadre antenne constituent pour l'essentiel ces masses conductrices. Classiquement, pour minimiser ces perturbations d'influence sur le cadre, on cherche à obtenir que les tensions induites sur les deux bornes du cadre par les interactions capacitives soient égales à tout moment, de façon que la différence de potentiel entre les bornes du cadre soit indépendante des perturbations. Lorsque les dimensions du cadre restent faibles devant la distance des masses conductrices au cadre, les interactions capacitives sont sensiblement les blêmes sur tout le cadre, et il suffit que les impédances entre chacune des deux bornes du cadre et la masse générale soient égales pour que les t.ensions des perturbations soient égales sur les deux bornes. Mais cet équilibrage des impédances devient insuffisant dès lors que la distance des masses conductrices perturbatrices peut être nettement inférieure aux dimensions du cadre, car les interactions capacitives sont variables d'un point à un autre du cadre et variables dans le temps de façon imprévisible lorsque les masses conductrices se déplacent. On notera accessoirement que, avec l'augmentation de puissance, le déréglage de l'accord du cadre provoqué par les interactions capacitives peut entraîner des surtensions. Un contact accidentel d'une partie du corps avec le cadre peut donner lieu à des sensations au moins désagréables. L'objectif de la présente invention est un cadre antenne qui soit. très peu sensible aux perturhations d'influence. Aussi l'invention offre un cadre antenne pour un poste de contrôle d'un système de détection de présence où au moins un répondeur associé à un porteur rayonne, en écho à un signal radioélectrique primaire émis par le cadre couplé à un générateur de tension à haute fréquence, un signal secondaire à modulation individualisée auquel le poste de contrôle répond spécifiquement par une action de commande, le répondeur empruntant au signal primaire l'énergie nécessaire à l'élaboration du signal secondaire, cadre protégé contre des effets perturhateurs dits d'influence, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une spire primaire étendue suivant la périphérie d'une surface géométrique plane présentant dans son plan un axe de symétrie et constituée d'une bande de métal plaquée sur un substrat insolant, avec une coupure étroite, bordée par deux bornes d'injection, située sur ledit axe de symétrie, une paire de spires secondaires constituées de bandes de métal plaquées sur le substrat et disposées, l'une intérieure et l'autre extérieure, parallèles à la spire primaire et sensiblement à égale distance de celle-ci, ces spires secondaires étant, sur ledit axe de symétrie, réunies à une masse générale au voisinage de la spire primaire, et coupées par un intervalle étroit au plus loin de celle-ci, et un circuit de couplage au générateur relié par deux sorties respectivement aux deux bornes d'injection de la spire primaire et adapté à délivrer sur ces deux sorties deux tensions égales et en opposition de phase par rapport à ladite masse générale. L exécution proposée est géométriquement symétrique par rapport à l'axe de symtrie, ù se trouve placé le point. de masse général7 sur les spires secondaires. Le circuit de couplage assurant une alimentation électriquement. symétrique du cadre par rapport au potentiel de masse générale, la symétrie électrique du cadre par rapport au potentiel de masse est maintenue pour toute paire de points symétriques par rapport à l'axe géométriquement. De plus, la présence des spires secondaires diminue la capacité entre une masse conductrice perturbatrice et les divers points de la spire primaire ou des spires primaires, à la manière d'un écran électrostatique7 et donc les interactions capacitives7 tandis que l'intervalle de coupure des spires secondaires évite un amortissement du cadre par couplage inductif sur un court-circuit. On remarquera que l'écran électrostatique formé par les spires secondaires ne peut prétendre à une efficacité comparahle à celle d'un blindage en trois dimensions7 mais que son efficacité est suffisante pour l'effet précis recherché. Par ailleurs7 l'encombrement en épaisseur du cadre est très réduit. On préfère en général que la surface géométrique plane soit un polygone7 pour des facilités de dessin, et parmi les polygones un rectangle ou un losange ; pour un rectangle, l'axe de symétrie sera la médiatrice commune de deux côtés opposés, et pour un losange7 une diagonale. La forme particulièrement préférée est le carré, que l on peut considérer comme un rectangle à côtés adjacents égaux, ou comme un losange à angles droits ; le carré présente en effet, par rapport auk rectangles et losanges, une surface maximale pour une périphérie donnée. Dans une forme de réalisation préférée, le substrat est une plaque de verre. Outre la rigidité d'un tel substrat7 on appréciera les qualités esthétiques des cadres réalisés sur verre7 ce point de vue n'étant pas négligeable lorsqu'il s'agit d'un poste de contrôle d'accès à un local. Dans ces cas notamment, la plaque de verre portant le cadre pourrait constituer tout ou partie de la porte d'accès. Pour une portée appropriée, l'aire embrassée par la spire primaire pourra être de 0t25 à 0f5 m2, ce qui correspond7 pour un carré, à un côté de 0t5 à 0,7 m environ. On remarquera que ces dimensions sont du même ordre de grandeur que la portée recherchée. La fréquence du signal primaire est avantageusement comprise entre 1 et 10 MHz, pour laquelle la longueur d'onde reste très substantiellement. supérieure aux portées envisagées7 l'exécution des différents circuits et notamment des répondeurs ne pose ni des problèmes sérieux d'encombrement, ni le recours à des composants à hautes performances, et où les risques d'interférences notamment avec des transmissions radioélectriques peuvent être minimisés de façon usuelle. En exécution préférée, le circuit de couplage comporte un transformateur à primaire asymétrique et secondaire à deux sorties symétriques, un condensateur d'accord en parallèle sur le secondaire, et une paire de capacités ajustables en liaison entre les sorties du secondaire et les bornes d'injection respectives de la spire primaire. Le cadre selon l'invention a été développé pour s'intégrer à un poste de contrôle d'un système de détection de présence r en coopération avec des répondeurs enfermés dans des supports à format de carte. Des caractéristiques secondaires et les avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente un cadre selon l'invention, avec son circuit de couplage au générateur la figure 2 est un schéma d'un mode d'exécution de cadre rectangulaire la figure 3 est un schéma d'un autre mode d'exécution de cadre, en losange la figure 4 représente un cadre selon l'invention, disposé sur une porte pour en commander l'ouverture. Selon la forme de réalisation choisie et représentée figure 1, le cadre 1 est exécuté sur un panneau 1g en isolant du type circuit imprimé Il comporte une spire primaire 10, en métal bon conducteur en feuille, étendue sous forme de bande en carré à angles arrondis, et présentant une coupure IOa bordée par deux bornes d'injection 10k et lOc. La coupure 10a est située au milieu d'un côté du carré formé par la spire 10. La médiatrice de ce côté coupé est commune au côté opposé, et forme axe de symétrie 15 du carré, dans le plan du panneau la. A l'intérieur et à l'extérieur de la spire primaire s'étendent deux spires secondaires respectivement 11 et 12, parallèlement à la spire primaire et à égale distance de celle-ci. Ces spires secondaires 11 et 12 sont formées dans la même feuille de métal que la spire primaire (par gravure par exemple). Pour donner des ordres de grandeur, l'épaisseur de la feuille de métal peut être de 70oum ou 35 rm, la largeur de la spire primaire 10 de 4 mm, celle des spires secondaires 11 et 12 de 3 mm, la distance entre la spire primaire 10 et l'une et l'autre des spires secondaires Il et 12 de 4 mm, et le côté de la spire primaire de 0,6 m. Les spires secondaires Il et 12 sont interrompues par des intervalles étroits lla et 12a, situés sur l'axe de symétrie 15 et. du côté opposé à la coupure 10 de la spire primaire 10. Les spires secondaires 11 et 12 sont terminées, de part et d'autre de la coupure lOa de la spire primaire 10, par des pastilles de connexion respectivement 11b, 11 et 12b, 12c. Aux bornes 10b et lOc, et aux pastilles de connexion llb, IIc et. l2b, 12c viennent se souder des connexions d'un circuit de couplage 2 dans son ensemble. Ces connexions comprennent une plaque de masse 21, à contour général rectangulaire, qui se place au-dessus des pastilles 11b, 12é, 12ç, 11c, et présente des trous correspondant à des trous centraux des pastilles, pour permettre de faire passer des tiges de connexion soudables classiques. La plaque 21 présente un point de connexion à une masse générale. Une encoche dans la plaque 21 dégage deux conducteurs terminés par des pastilles 20a et 20b qui se connectent respectivement. aux bornes d'injection 1Qb, 10c par des tiges de connexion soudées. Comme on le voit clairement sur la figure 1, les conducteurs à pastilles 20a et 20b respectent la symétrie par rapport à l'axe 15, tant par leurs positions réciproques, que par leur situation par rapport à la plaque 21. L'alimentation du cadre 1 par le générateur pilote est transmise par un câble coaxial 29 dont l'âme est reliée à une borne 27a d'un primaire 27 d'un transformateur 25, tandis que la gaine est reliée à l'autre borne 27h du primaire 27. Le transformateur 25 comporte un circuit magnétique torique en ferrite, sur lequel sont bobinés le primaire 27 et un secondaire 28, avec deux bornes 28a et 28k. On notera que, bien que primaire 27 et secondaire 28 soient représentés séparés sur le circuit magnétique 26, ils seront dans la pratique bobinés jointifs, dans le mode d'exécution dit bobinage bifilaire, pour réduire les fuites. Entre les bornes 28a et 28b du secondaire 28 est connecté un condensateur d'accord principal 24 ; ces bornes 28a et 28h sont reliées aux conducteurs à pastilles 20a et 20k respectivement par des condensateurs d'injection 22 et 23, constitués l'un et l'autre par la mise en parallèle d'une capacité fixe et d'une capacité ajustable. Par ailleurs, la gaine du câble coaxial 29 est réunie à la plaque de masse générale 21. Bien entendu l'ensemble du circuit de couplage 2 est enfermé dans un boitier conducteur mis à la masse générale. On appréciera que la spire primaire 10 est disposée en exacte symétrie géométrique par rapport à l'axe de symétrie 15, ainsi que les spires secondaires 11 et 12, ces symétries étant reproduites électriquement par rapport à la masse générale. En outre l'encadrement étroit de la spire primaire 10 par les spires secondaires 12 à la fois protège la spire 10 des inductions électrostatiques provenant d'éléments conducteurs à des potentiels différents de celui de la masse, et réduit les variations de capacité entre la spire 10 et la masse provoquée par la présence de tels éléments conducteurs, du moment que la distance des éléments conducteurs au cadre est relativement grande. Par distance relativement grande, il faut entendre une distance de-la spire primaire 10 significativement distincte de la distance moyenne aux spires secondaires. Avec les dimensions indiquées plus haut, l'effet d'écran des spires secondaires est effectif à partir de quelques centimètres. Pour parfaire la symétrie électrique par rapport à la masse, on règle les condensateurs d'injection 22 et 23, conjointement pour se placer à la résonance de la spire, et de façon différentielle pour équilibrer les tensions d'injection sur les bornes 10k et 10ç. Dans ces conditions, les tensions sur ces bornes 10k et 10g sont, par rapport à la masse, d'amplitudes égales et de phases opposées. On rappelle que, pour le fonctionnement général du système détecteur de présence7 on se référera utilement au document de brevet FR-A-2 598 006. On aura compris que les intervalles 11 et 12a, qui coupent respectivement les spires secondaires 11 et 12, sont prévus pour que la spire primaire 10, magnétiquement couplée étroitement. aux spires secondaires Il et 12, ne soit pas amortie par le court-circuit des spires secondaires. De ce qui précède, touchant au lien entre la symétrie géométrique par rapport à un axe 15 et l'équilibre électrique qui rend le cadre presque insensible aux perturbations d'influence, il découle clairement que toute surface géométrique plane présentant un tel axe de symétrie peut définir le tracé des spires, primaire et secondaires, d'un cadre selon l'invention, dès lors que la coupure entre les bornes d'injection de la spire primaire et les intervalles qui coupent les spires secondaires se situent sur l'axe de symétrie, la coupure à l'opposé des intervalles. On pourrait mettre à profit cette propriété pour réaliser des cadres à forme décorative recherchée. Cependant, l inductance d'une spire est, d'une façon générale, à forme semblable, proportionnelle à sa périphérie, et à périphérie constante, croissante avec la surface embrassée. Aussi les formes polygonales sans angles rentrants, et la forme circulaire seront avantageuses. Néanmoins, l'encombrement d'un cadre circulaire est supérieur à celui d'un quadrilatère à surface égale, surtout lorsque le cadre doit se placer dans un environnement dont la structure se définit par des horizontales et des verticales. Pour la sensibilité recherchée, à la fréquence de 3 MHz la surface embrassée par la spire primaire sera avantageusement comprise entre- 0,25 et 0,50 m2, correspondant. à un carré de 0,5 à 0,7 m de côté. Si l'on se reporte à la figure 2, on voit schématiquement la structure d'un cadre rectangulaire, avec une spire primaire 30, entre des spires secondaires intérieure 31 et extérieure 32. L'axe de symétrie 35 est constitué par la médiatrice commune des deux grands côtés. Les spires secondaires 31 et 32 sont interrompues par des intervalles 31ê et 32a sur l'axe 35, tandis que la spire primaire 30 présente, sur cet axe, une coupure bordée par les connexions d'injection 30k et 30c, du côté opposé aux intervalles 31a et 32ê. L'axe de symétrie aurait pu être pris sur les médiatrices des petits côtés. Le cadre représenté à la figure 3 présente une structure en losange. L'axe de symétrie 45 est une diagonale du losange. La spire primaire 40 présente une coupure sur l'axe 45, entre les conducteurs d'injection 40b et 40ç. Les spires secondaires 41 et 42 sont coupées par des intervalles 41a et 42a sur l'axe 45, près du sommet oppose à celui où se situe la coupure de la spire 40..L'axe 45 pourrait s'étendre suivant la petite diagonale du losange, et non la grande diagonale. La figure 4 représente une disposition particulièrement adaptée ai contrôle d'accès. En effet, le cadre 1 est ici directement imprimé sur le vantail 60, formé d'une plaque de verre, de la porte 60, 61 qui commande l'accès à un local à entrée contrôlée. Les spires primaire 50 et secondaires 51 et 52 sont exécutées par dépôt d'un composé métallique conducteur, -par un processus dérivé de l'impression de grilles de dégivrage des lunettes de voitures. Les spires 50, 51 et 52 sont carrées, et l'axe de symétrie du cadre 55 est une diagonale, afin que, les côtés du cadre 1 étant parallèles aux chants du vantail 60, le circuit de couplage 2 se trouve à proximité des paumelles, et que la liaison 62 entre vantail 60 et chambranle 61 vers le poste de contrôle comporte une anse souple courte. On comprend qu'il suffit dès lors qu'un sujet hahilité à pénétrer dans le local derrière la porte s'approche du vantail 60, avec son répondeur (carte ou badge) épinglé sur la poitrine ou porté dans une poche de poitrine, pour que le répondeur soit activé par l'énergie rayonnée par le cadre 1 r et rayonne en écho le contenu de sa mémoire, et qu'en conséquence le poste de contrôle transmette un ordre d'ouverture à une gâche électrique 63. Bien entendu, tout ce qui se rapporte à la commande d'ouverture de la porte est étranger au cadre de l invention. On peut7 pour obtenir une inductance plus élevée, réaliser un cadre à plusieurs spires primaires, chacune exécutée comme décrit ci-avant, et connectées en série par des circuits de couplage rapportés. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution, dans le cadre des revendications. REVENDICATIONS 1. Cadre antenne (1) pour un poste de contrôle d'un système de détection de présence où au moins un répondeur associé à un porteur rayonne, en écho à un signal radioélectrique primaire émis par le cadre couplé à un générateur de tension à haute fréquence, un signal secondaire à modulation individualisée auquel le poste de contrôle répond spécifiquement par une action de commande, le répondeur empruntant au signal primaire l'énergie nécessaire à l'élaboration du signal secondaire, cadre protégé contre des effets perturbateurs dits d'influence, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une spire primaire (10, 30, 40, 50) étendue suivant la périphérie d'une surface géométrique plane présentant dans son plan un axe de symétrie (15, 35, 45, 55) et constituée d'une bande de métal plaquée sur un substrat isolant (la, 60), avec une coupure étroite (10a), bordée par deux bornes (10b, 10c) d'injection, située sur ledit axe de symétrie (15, 35, 45, 55), une paire de spires secondaires (il, 12 ; 31, 32 ; 41, 42 ; 51, 52) constituées de bandes de métal plaquées sur le substrat (la, 60) et disposées, l'une intérieure (11, 31, 41, 51) et l'autre extérieure (12, 32, 42, 52), parallèles à la spire primaire (10, 30, 40, 50) et sensiblement à égale distance de celle-ci, ces spires secondaires (11, 12 ; 31, 32 ; 41, 42 ; 51, 52) étant, sur ledit axe de symétrie (15, 35, 45, 55), réunies à une masse générale (21) au voisinage de la spire primaire (10, 30, 40, 50), et coupées par un intervalle (11a, 12a ; 31a, 32a ; 41ê, 42ê) étroit au plus loin de celle-ci, et un circuit de couplage (2) au générateur relié par deux sorties (20a, 20b) respectivement aux deux bornes d'injection (l0, 10c) de la spire primaire (10, 30, 40, 50) et adapté à délivrer sur ces deux sorties (20a, 20k) deux tensions égales et en opposition de phase par rapport à ladite masse générale (21). 2. Cadre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface géométrique plane est généralement un polygone. 3. Cadre selon la revendication 2, caractérisé en ce que, le polygone étant un rectangle, l'axe de symétrie (15, 35) où se situe la coupure de la spire primaire (10, 30) est la médiatrice commune de deux côtés opposes. 4. Cadre selon la revendication 2, caractérisé en ce que, le polygone étant un losange, l'axe de symétrie (45, 55) où se situe la coupure de la spire primaire (40, 50) est une diagonale du losange. 5. Cadre selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le polygone est un carré. 6. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le substrat (60) est une plaque de verre. 7. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'aire embrassée par ladite spire primaire est comprise entre 0,2 et 0,5 m2. 8. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le générateur de tension délivre une fréquence comprise entre 1 et 10 MHz. 9. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit de couplage comport.e un transformateur (25) à primaire (27) asymétrique et secondaire à deux sorties symétriques (28a, 28b), un condensateur (24) en parallèle sur le secondaire, et une paire de capacités ajustables d'accord (22, 23) en liaison entre les sorties du secondaire (28a, 28b) et les bornes d'injection (lOb, 10c) respectives de la spire primaire (10). 10. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, dans le système de détection ù il s'incorpore, les répondeurs sont enfermés dans un support à format de carte.