Brevet FR2660779A1 — publié le 19911011

La Présente invention concerne d'une façon générale les dispositifs d'interrogation-réponse à distance par voie électromagnétique, notamment à des fins d'identification de personnes ou d'objets, par exemple dans le cadre de systèmes de télécommande interactive pour véhicules automobiles ou analogues Elle concerne plus particulièrement un nouveau circuit de réception pour un élément portatif capable par exemple de réagir à la réception de signaux déterminés pour lui-même produire un signal de réponse, par exemple d'identification. Dans les ensembles de télécommande interactive, qui sont destinés à assurer la reconnaissance à distance du conducteur d'un véhicule lorsqu'il s'en approche, un module électronique de bord intégré au véhicule envoie un signal d'interrogation à une "étiquette électronique", généralement réalisée sous forme d'un badge ou d'une carte plate de petites dimensions portée par le conducteur, par exemple dans une poche La carte reçoit le signal d'interrogation, analyse celui-ci au moyen d'un microprocesseur incorporé à la carte et élabore ou lit en mémoire un signal d'identification codé propre à la carte, qui est émis en retour par cette dernière en direction du module de bord Celui-ci peut alors effectuer un certain nombre d'actions, et notamment provoquer le déverrouillage des issues, ou encore effectuer automatiquement un réglage de certains organes tels que les rétroviseurs et les sièges pour les adapter à la stature et aux habitudes de conduite du porteur de la carte. L'une des principales difficultés rencontrées avec un tel type de télécommande réside en ce que la carte portée par le conducteur doit être de dimensions et de poids réduits (typiquement ceux d'une carte de crédit) , tout en présentant une autonomie importante, de l'ordre d'une année ou davantage, de sorte que la consommation 2 - électrique des circuits qu'elle contient est un paramètre déterminant de sa conception. La présente invention vise à proposer, dans une telle carte ou dans un contexte analogue, un circuit de réception dont le rendement soit optimisé, c'est-à-dire dont le rapport entre la puissance rayonnée et la puissance électrique effectivement consommée soit le plus élevé possible, afin d'améliorer l'autonomie de la carte pour une portée d'émission donnée Un autre objet de l'invention est de proposer un circuit dont la tenue en fréquence soit extrêmement bonne. L'invention propose à cet effet un circuit d'émission radiofréquence pour un dispositif électronique autonome alimenté par batterie, notamment pour l'envoi de données d'identification dudit dispositif ou d'un porteur de celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'oscillation et de modulation dans la gamme des ultra- hautes fréquences et une antenne comprenant un doublet magnétique auquel est couplé un doublet électrique. Des aspects préférés, mais non limitatifs, du circuit de la présente invention sont exposés ci-dessous: le doublet magnétique consiste en une première boucle simple, fermée sur la sortie du circuit d'oscillation et de modulation, et le doublet électrique consiste en une seconde boucle simple, fermée sur elle- même et localement accolée à la première boucle, les première et seconde boucles se comportant respectivement comme le primaire et le secondaire d'un couplage de type autotransformateur. les première et seconde boucles sont réalisées sous forme de pistes d'un circuit imprimé. la seconde boucle est située sur un prolongement du circuit imprimé portant la première boucle et le circuit d'oscillation et de modulation. 3 - la seconde boucle est située autour de la première boucle et du circuit d'oscillation et de modulation. le doublet magnétique consiste en une boucle simple fermée sur la sortie du circuit d'oscillation et de modulation et le doublet électrique consiste en un brin d'antenne. le brin d'antenne est soit relié directement à une sortie du circuit d'oscillation et de modulation, soit couplé à la boucle magnétique en un point intermédiaire de celle-ci. dans le cas o le dispositif électronique comporte en outre un circuit de réception de signaux radioélectriques via une antenne formée par une boucle de courant, le brin d'antenne est constitué par une partie de ladite boucle de courant et est délimité deux selfs de choc, et le couplage entre le brin d'antenne et le doublet magnétique est réalisée via un condensateur. le doublet magnétique et le brin d'antenne sont réalisés sous forme de pistes d'un circuit imprimé. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un circuit émetteur selon la présente invention, la figure 2 est un schéma détaillé d'un circuit de l'invention, les figures 3 a et 3 b illustrent deux premiers modes de réalisation de la partie formant antenne du circuit, les figures 4 a et 4 b illustrent deux seconds modes de réalisation de la partie formant antenne, et la figure 5 illustre schématiquement un dispositif électronique sous forme de carte incorporant un circuit émetteur selon l'invention ainsi qu'un circuit récepteur. En référence tout d'abord à la figure 1, un circuit d'émission dans la gamme UHF selon l'invention, pour un dispositif électronique portatif tel qu'une carte d'un système de télécommande interactive de véhicule automobile, est basé sur un oscillateur Colpitts de type classique, dont le principe est rappelé en figure 1 Un oscillateur à ondes de surface SAW attaque la base d'un transistor bipolaire NPN unique T dont le collecteur est relié à un circuit d'accord comprenant une self L incluse dans l'antenne d'émission et deux condensateurs série Cl et C 2 La liaison entre le point commun entre Cl et C 2 et l'émetteur de T constitue une boucle de réaction. Un tel circuit est réputé pour sa bonne tenue en fréquence. En figure 2 est donné un exemple détaillé d'un tel circuit Il comprend, outre les composants SAW, T, L, Cl et C 2 tels que décrits ci-dessus, deux résistances de polarisation de base RB 1 et RB 2, une première résistance d'émetteur R El, une seconde résistance d'émetteur RE 2 en série avec un condensateur de découplage C, deux condensateurs de découplage d'alimentation C 3 et C 4, une self Li entre le point milieu de R Bl et RB 2 et la base de T, un condensateur C 5 entre l'oscillateur SAW et le point milieu de R Bl et RB 2, une résistance de collecteur RC de faible valeur, et un circuit d'entrée des données à transmettre comprenant un condensateur C 6 entre l'entrée de données DATA et la masse, une résistance R 3 en série avec une diode D dont la cathode est reliée à la masse, et un condensateur C 7 entre la jonction R 3-D et la jonction L-C 2. Le circuit est alimenté par une tension continue positive Vcc de l'ordre de 5,5 volts, fournie par une ou plusieurs batteries. - Le fonctionnement d'un tel circuit classique ne sera pas décrit ici, et l'on se référera à la littérature technique pertinente. Dans le cas o l'élément rayonnant est une simple boucle de courant ou doublet magnétique, la puissance rayonnée est limitée, par exemple de l'ordre de quelques microwatts. Selon un aspect essentiel de la présente invention, pour accroître la puissance rayonnée, on couple sur la boucle magnétique un doublet électrique. Ceci permet de multiplier la puissance rayonnée par un coefficient de l'ordre de 10 ou davantage. Le comportement électrique du doublet électrique est de type résistif, si bien qu'aucune variation de la fréquence centrale du circuit oscillant n'est induite par son adjonction On peut ainsi obtenir une meilleure immunité de l'oscillateur vis-à-vis de l'environnement (par exemple présence d'une plaque métallique ou analogue) Par ailleurs, une telle solution permet d'accroître le rapport entre la puissance rayonnée et la puissance active dans l'antenne; en effet, avec l'adjonction d'un tel doublet électrique, la résistance de rayonnement augmente tandis que la résistance de pertes par effet Joule reste constante. Dans un premier mode de réalisation, le doublet électrique peut être constitué par un brin d'antenne couplé à la boucle magnétique L par une connexion électrique appropriée Le brin d'antenne peut être soit en prise directe avec le collecteur de T, c'est-à-dire avec une extrémité de la boucle magnétique L, soit encore relié à un point intermédiaire de ladite boucle magnétique Dans ce dernier cas, l'adaptation en puissance est réalisée en choisissant bien le point de connexion sur ladite boucle magnétique En outre, la longueur du brin d'antenne est limitée (par exemple à un maximum de l'ordre de 10 cm pour une fréquence centrale 6 d'émission d'environ 430 M Hz) de manière à assurer une adaptation d'impédance correcte. Dans un second mode de réalisation, le doublet électrique est constituée par une boucle secondaire coopérant avec la boucle magnétique L reliée au collecteur de T et formant primaire, selon un couplage de type "autotransformateur". La boucle secondaire est une boucle de périmètre plus grand, mise en court-circuit, dont le comportement est similaire à celui du doublet décrit précédemment. Concrètement, la boucle fermée du secondaire peut être accolée localement à la boucle primaire et elle peut être reliée localement par une connexion électrique à une borne d'alimentation du primaire, le point de connexion étant choisi de manière à assurer une adaptation d'impédance correcte. Ici encore, le comportement de la boucle secondaire est de type résistif, c'est-à-dire qu'aucune variation de la fréquence centrale du circuit oscillant n'est induite par son adjonction. Les figures 3 a et 3 b illustrent deux formes de réalisation concrète de la variante à brin d'antenne La boucle magnétique L est réalisée sous la forme d'une piste d'un circuit imprimé CI qui supporte par ailleurs le circuit d'émission détaillé plus haut, indiqué globalement en 10 Le brin d'antenne B est un fil électrique essentiellement rectiligne qui part du circuit imprimé, et qui peut être par exemple noyé dans une matière d'enrobage et de protection de la carte électronique Dans la réalisation de la figure 3 a, le brin d'antenne B est relié en un point intermédiaire de la boucle magnétique L Sur la figure 3 b, le brin est relié directement à la sortie du circuit oscillateur- modulateur. La figure 4 a et 4 b illustrent deux réalisations concrètes de la variante à boucle secondaire Sur la 7 - figure 4 a, la boucle secondaire BS est de forme essentiellement carrée et prévue sur un prolongement de dimensions appropriées de la carte de circuit imprimé CI. En figure 4 b, la boucle secondaire BS est également essentiellement carrée, mais est dimensionnée de façon à entourer la boucle primaire L et le circuit oscillateur-modulateur 10. La figure 5 est destinée à illustrer le cas o la carte électronique, globalement indiquée en 100, comporte en outre un circuit de réception d'un rayonnement radioélectrique à une fréquence sensiblement plus basse (par exemple de l'ordre de 120 k Hz) que la fréquence d'émission utilisée dans le circuit de réception de l'invention Concrètement, il peut s'agir d'une carte électronique capable d'émettre un message d'identification à l'attention d'un module électronique de bord d'un véhicule automobile à l'aide des moyens d'émission de l'invention dès réception par le circuit de réception du signal d'interrogation contenu dans le rayonnement électrique à fréquence plus basse. Un tel circuit de réception 30 comporte une boucle de courant BC formant antenne-cadre de réception. Selon un aspect avantageux de l'invention, le brin d'antenne B pour l'émission en UHF est constitué par une partie de la boucle BC Deux selfs de choc LC 1 et LC 2 délimitent le brin d'antenne Un condensateur de couplage CC relie par ailleurs le brin d'antenne à un point intermédiaire du doublet magnétique L. De préférence, l'ensemble de ces éléments, y compris les selfs L Cl et LC 2, mais à l'exception du condensateur CC, sont réalisés sous la forme de pistes d'un circuit imprimé unique CI sur lequel sont implantés le circuit émetteur 10 de l'invention, un module logique de contrôle 20 de la carte et le circuit récepteur à basse fréquence 30 La boucle de courant BC incluant le 8 - brin d'antenne B est préférentiellement disposée à la périphérie du circuit imprimé. Dans le mode d'émission à haute fréquence, le condensateur CC est transparent vis-à-vis des signaux, tandis que les deux selfs de choc isolent le brin d'antenne B du reste de la boucle BC. Au contraire, dans le mode de réception à basse fréquence, les deux selfs LC 1 et LC 2 sont transparentes vis-à-vis des signaux reçus, tandis que le condensateur CC assure une isolation entre la boucle BC fermée et le circuit d'émission 10. Pratiquement, un circuit de réception de la présente invention permet de rayonner avec une puissance de l'ordre de 0,4 milliwatt, en étant alimenté sous une tension continue d'environ 5,5 volts et en consommant un courant d'environ 8 à 10 m A. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci- dessus et représentée sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. 9 - REVENDICATIONS 1 Circuit d'émission radiofréquence pour un dispositif électronique autonome alimenté par batterie, notamment pour l'envoi de données d'identification dudit dispositif ou d'un porteur de celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'oscillation et de modulation ( 10) dans la gamme des ultra-hautes fréquences et une antenne comprenant un doublet magnétique (L) auquel est couplé un doublet électrique (B; BS). 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le doublet magnétique consiste en une première boucle simple (L), fermée sur la sortie du circuit d'oscillation et de modulation ( 10), et en ce que le doublet électrique consiste en une seconde boucle simple (BS), fermée sur elle-même, localement accolée à la première boucle et reliée à une borne de sortie du circuit d'oscillation et de modulation, les première et seconde boucles se comportant respectivement comme le primaire et le secondaire d'un couplage de type autotransformateur. 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que les première et seconde boucles (L, BS) sont réalisées sous forme de pistes d'un circuit imprimé (CI). 4 Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde boucle (BS) est située sur un prolongement du circuit imprimé (CI) portant la première boucle (L) et le circuit d'oscillation et de modulation ( 10). Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde boucle (BS) est située autour de la première boucle (L) et du circuit d'oscillation et de modulation ( 10). 6 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le doublet magnétique consiste en une boucle simple (L) fermée sur la sortie du circuit d'oscillation - et de modulation ( 10) et en ce que le doublet électrique consiste en un brin d'antenne (B). 7 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le brin d'antenne (B) est relié directement à une sortie du circuit d'oscillation et de modulation ( 10). 8 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le brin d'antenne (B) est couplé à la boucle magnétique (L) en un point intermédiaire de celle-ci. 9 Circuit selon l'une des revendications 7 et 8, pour un dispositif électronique ( 100) comportant en outre un circuit de réception ( 30) de signaux radioélectriques via une antenne formée par une boucle de courant (BC), caractérisé en ce que le brin d'antenne (B) est constitué par une partie de ladite boucle de courant et est délimité deux selfs de choc (LC 1, LC 2), et en ce que le couplage entre le brin d'antenne et le doublet magnétique est réalisée via un condensateur (CC). Circuit selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le doublet magnétique (L) et le brin d'antenne (B) sont réalisés sous forme de pistes -un circuit imprimé (CI).