Brevet FR2691843A1 — publié le 19931203

La présente invention concerne de façon générale le domaine des télé- communications et, plus spécialement, un appareil de couplage d'antenne pour téléphone sans fil. Le moyen classique pour transmettre des signaux, dans les dispositifs radio bidirectionnels portatifs et les dispositifs de recherche de personne, entre l'antenne et le processeur de signaux a consisté à utiliser un connecteur coaxial se trouvant à l'intérieur du boitier du dispositif considéré Une difficulté apparaît à chaque fois qu'il faut transférer une énergie de radiofréquence entre des objets qui tournent l'un par rapport à l'autre Les contacts glissants constituent une solution, mais ils ont une durée de vie limitée du fait de leur usure et peuvent produire des parasites Les câbles souples offrent une autre solution, mais ceux-ci limitent la rotation, peuvent produire des parasites et ont une durée de vie limitée en flexion. Il existe donc le besoin d'un moyen, petit, peu coûteux et fiable, permettant le cou- plage d'une énergie de radiofréquence entre deux parties mobiles. L'appareil selon l'invention propose un appareil de couplage d'antenne pour dispositif de télécommunications radio Le téléphone possède un moyen d'émission-réception permettant d'émettre et de recevoir des signaux Ce moyen d'émission-réception est couplé à une antenne par l'appareil de couplage d'antenne Selon un premier mode de réalisation, cet appareil est constitué d'une première et d'une deuxième plaque connectées au moyen d'émission-réception ainsi que d'une troisième et d'une quatrième plaque connectées à l'antenne La troi- sième plaque est couplée par effet capacitif à la première plaque et est séparée de la première plaque par un premier matériau diélectrique La quatrième plaque est couplée par effet capacitif à la deuxième plaque et en est séparée par un deuxième matériau diélectrique. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un radiotéléphone pouvant être porté à la main, qui utilise l'appareil de couplage d'antenne selon l'invention; la figure 2 est une vue détaillée de l'appareil de couplage d'antenne selon l'invention, qui est couplé à une antenne et se trouve dans un élément arti- culé; la figure 3 représente le schéma électrique équivalent de l'appareil de couplage d'antenne; la figure 4 est le schéma fonctionnel d'un radiotéléphone typique; et la figure 5 représente un autre mode de réalisation de l'invention. L'appareil de couplage dantenne selon l'invention réalise par effet capacitif le couplage d'une énergie de radiofréquence entre un corps principal d'un dispositif électronique et un élément articulé du dispositif Cet appareil de cou- plage effectue le couplage de radiofréquence sans contacts ni câbles souples sus- ceptibles de s'user. La figure 1 montre un radiotéléphone portatif dans lequel l'appareil de couplage d'antenne selon l'invention peut être utilisé Le radiotéléphone est cons- titué d'un corps principal 101 et d'un élément articulé 102 L'élément articulé 102 est relié au corps principal 101 par des charnières L'appareil de couplage d'antenne 103 est disposé coaxialement dans la charnière comme représenté dans la partie découpée de la figure 1. Le corps principal 101 contient un récepteur 401, ainsi que les autres circuits électroniques nécessaires à un radiotéléphone Un schéma fonctionnel simplifié de la partie réceptrice 401 et des autres circuits électroniques est présenté sur la figure 4 En se reportant de nouveau à la figure 1, on voit que l'élément articulé 102 contient l'antenne 110 qui est couplée au récepteur 401 par l'appareil de couplage d'antenne 103 Cette antenne est représentée dans la partie découpée de l'élément articulé 102. La figure 2 est une représentation détaillée de la structure de l'antenne et de son moyen d'adaptation selon l'invention L'antenne 110 est constituée d'une boucle conductrice possédant une charge capacitive formée d'un intervalle de séparation 120 rempli d'air L'impédance d'entrée de l'antenne est adaptée au moyen d'un réseau d'adaptation constitué par des condensateurs parallèle et série. La capacité parallèle est réalisée par un intervalle d'air 208 se trouvant au point d'alimentation de l'antenne La capacité série est produite par deux condensateurs du type à plaques parallèles 201 et 202, qui font également fonction de l'appareil de couplage rotatif sans contact 103 permettant la transmission du signal de radiofréquence de l'antenne à l'appareil récepteur placée dans le corps principal du radiotéléphone. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'appareil de couplage d'antenne 103 est constitué de deux ensembles 201 et 202 de plaques métalliques, chaque ensemble formant un condensateur Les plaques conductrices 203 à 206 sont dis- posées coaxialement les unes par rapport aux autres et sont disposées coaxialement vis-à-vis du centre de rotation de la charnière mécanique reliant les deux parties du radiotéléphone Une plaque de chaque condensateur est électriquement connec- tée aux points d'alimentation symétrique de la structure d'antenne et est méca- niquement fixée à la partie articulée 102 du radiotéléphone Dans le mode de réalisation préféré, les plaques extérieures 205 et 206 des deux condensateurs sont celles qui sont connectées aux points d'alimentation La plaque interne de chaque condensateur, soit 203 et 204, est électriquement connectée à l'entrée du récepteur et est mécaniquement fixée au corps principal 101 du radiotéléphone Dans un autre mode de réalisation possible, les plaques internes 203 et 204 seraient connectées à l'alimentation de l'antenne et les plaques externes 205 et 206 seraient connectées aux entrées du récepteur. Dans le mode de réalisation préféré, les plaques internes 203 et 204 peuvent librement se déplacer dans la direction parallèle à l'axe de la charnière Un ressort 207 est fixé aux plaques internes 203 et 204 par l'intermédiaire de blocs diélectriques 214 et 215 La pression élastique maintient un écartement constant entre les plaques des condensateurs 201 et 202, ce qui permet de maintenir une capacité constante malgré les tolérances mécaniques qui jouent dans la charnière. Les plaques métalliques 203 à 206 sont séparées par des couches diélectriques. Dans le mode de réalisation préféré, les couches diélectriques sont chacune constituées de deux plaquettes individuelles de diélectrique, respective- ment 210, 211 et 212, 213 Dans chaque couche, une plaquette, à savoir 210 et 212, est fixée à la plaque métallique interne 204, 203 et une plaquette 211, 213 est fixée à la plaque métallique externe 205, 206 Les plaquettes de diélectrique 210 à 213 définissent l'écartement des plaques et empêchent leur usure Dans un autre mode de réalisation possible, les couches de diélectrique pourraient être consti- tuées par un nombre de plaquettes différent de deux, ou bien par l'existence d'un intervalle rempli d'air entre les plaques. On pourrait supprimer le ressort 207 afin de former un autre mode de réalisation dans lequel les plaques internes 203 et 204 ne sont pas libres de se déplacer latéralement suivant l'axe de charnière Dans ce cas, les blocs diélec- triques 214 et 215 formeraient un unique bloc plein. Un schéma équivalent simplifié de la structure de couplage avec l'antenne est représenté sur la figure 3 L'impédance d'entrée est représentée par l'impédance Za, désignée par la référence 302 Le condensateur 301 représente la capacité parallèle Les condensateurs 303 et 304 représentent la capacité série et sont les condensateurs de l'appareil de couplage rotatif. Alors qu'on a fait usage, à titre d'illustration, d'un exemple particulier constitué par une antenne en boucle chargée par effet capacitif, l'appareil de cou- plage d'antenne selon l'invention peut employer n'importe quel structure arbitraire d'antenne L'appareil de couplage d'antenne n'est pas non plus limité à l'emploi, fait dans cet exemple, du réseau simple d'adaptation par capacités parallèlesérie. L'appareil peut employer un réseau d'adaptation généralisé ayant un nombre arbi- traire de composants, dans la mesure o un composant est une capacité série pou- vant être réalisée sous la forme des condensateurs à plaques parallèles qui cons- tituent le couplage rotatif. Dans le mode de réalisation préféré, l'antenne selon l'invention n'est connectée qu'au récepteur du radiotéléphone Dans d'autres modes de réalisation, l'antenne peut être connectée également à l'émetteur, afin de faire usage d'antenne de réception et d'émission. Dans le mode de réalisation préféré, les plaques 203 à 206 ont toutes une même forme circulaire et une même taille Ceci permet à la charnière de tour- ner sans modifier la capacité du couplage D'autres modes de réalisation de l'appa- reil de couplage d'antenne pourraient utiliser des tailles et des formes différentes pour les plaques des condensateurs, en fonction de la capacité série voulue Par exemple, les caractéristiques du réseau d'adaptation peuvent demander-un change- ment pour maintenir le bon fonctionnement de l'antenne lorsqu'il s'agit d'une antenne basculante se trouvant dans sa position fermée Dans ce cas, on pourra utiliser des plaques dépourvues de symétrie circulaire pour produire la caractéris- tique nécessaire capacité-rotation. Un autre mode de réalisation possible de l'invention est présenté sur la figure 5 Dans ce mode de réalisation, les plaques sont disposées circonférentiel- lement par rapport à la charnière Deux plaques formant des âmes circulaires, 501 et 502, qui sont connectées à l'entrée du récepteur, sont montées sur le corps principal 101, tandis que les deux plaques extérieures 503 et 504, qui sont connec- tées à l'antenne 110, sont montées sur l'élément articulé 102 Les plaques 503 et 504 de l'élément articulé ont une plus grande circonférence que les plaques 501 et 502 du corps principal Ceci permet aux plaques 501 et 502 du corps principal de tourner à l'intérieur des plaques 503 et 504 de l'élément articulé Un matériau di- électrique se trouve entre les plaques extérieures et intérieures, afin d'empêcher le contact frottant Le volume intérieur à la plaque 503 et extérieur à la plaque 501 forme le condensateur 303 de la figure 3, tandis que le volume intérieur à la plaque 504 et extérieur à la plaque 502 forme le condensateur 304. Deux connexions de radiofréquence doivent donc être établies dans la charnière, si bien que deux condensateurs à plaques parallèles 201 et 202 sont nécessaires Dans un autre mode de réalisation possible, on pourrait employer une structure d'antenne non symétrique Dans ce cas, une seule connexion de radio- fréquence sera établie à travers la charnière, et il n'y aurait besoin que d'un seul condensateur à plaques parallèles. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir de l'appareil dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil de couplage d'antenne pour dispositif de télécommunica- tions radio comprenant un corps principal ( 101) et un élément articulé ( 102), le corps principal et l'élément articulé étant reliés par une charnière, le corps principal possédant un moyen émetteur-récepteur ( 401), et l'élément articulé possédant une antenne ( 110), l'appareil étant caractérisé par: des première et deuxième plaques ( 203, 204) coaxialement disposées dans la charnière et connectées au moyen émetteur- récepteur; et des troisième et quatrième plaques ( 205, 206) coaxialement disposées dans la charnière et connectées à l'antenne, la troisième plaque étant couplée par effet capacitif à la première plaque et étant séparée de celle-ci par un premier matériau diélectrique, la quatrième plaque étant couplée par effet capacitif à la deuxième plaque et étant séparée de celle-ci par un deuxième matériau diélec- trique. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première, deuxième, troisième et quatrième plaques sont circulaires et ont sensiblement les mêmes dimensions. 3 Radiotéléphone conçu pour fonctionner dans un environnement radiotéléphonique, le radiotéléphone recevant des signaux radiotéléphoniques à l'aide d'une antenne, le radiotéléphone étant caractérisé par: un moyen de réception ( 401) servant à traiter les signaux radiotélé- phoniques reçus; un corps principal ( 101) contenant le moyen de réception; une partie articulée ( 102) contenant l'antenne ( 110); et un moyen charnière servant à relier la partie articulée au corps princi- pal, le moyen charnière comprenant: des première et deuxième plaques ( 203, 204) connectées au moyen de réception; un ressort ( 207) servant à maintenir une distance prédéterminée entre les première et deuxième plaques; le radiotéléphone étant en outre caractérisé par des troisième et qua- trième plaques ( 205, 206) connectées à l'antenne, la troisième plaque étant couplée par effet capacitif à la première plaque et étant séparée de celle-ci par un premier matériau diélectrique, la quatrième plaque étant couplée par effet capacitif à la deuxième plaque et étant séparée de celle-ci par un deuxième matériau diélec- trique. 4.Appareil de couplage rotatif sans contact destiné à un dispositif constitué par un corps principal ( 101) et un élément articulé ( 102), le corps prin- cipal et l'élément articulé étant reliés par une charnière, le corps principal pos- sédant un premier appareil électrique ( 401), et l'élément articulé possédant un deuxième appareil électrique ( 110), l'appareil de couplage étant caractérisé par: des première et deuxième plaques ( 203, 204) disposées dans la char- nière et connectées au premier appareil électrique; et des troisième et quatrième plaques ( 205, 206) disposées dans la char- nière et connectées au deuxième appareil électrique, la troisième plaque étant cou- plée par effet capacitif à la première plaque, et la quatrième plaque étant couplée par effet capacitif à la deuxième plaque. Appareil de couplage rotatif sans contact destiné à un dispositif constitué par un corps principal ( 101) et un élément articulé ( 102), le corps prin- cipal et l'élément articulé étant reliés par une charnière, le corps principal pos- sédant un premier appareil électrique ( 401), et l'élément articulé possédant un deuxième appareil électrique ( 110), l'appareil de couplage étant caractérisé par: des première et deuxième plaques ( 203, 204) disposées circonféren- tiellement dans la charnière et couplées au premier appareil électrique; et des troisième et quatrième plaques ( 205, 206) disposées circonféren- tiellement dans la charnière et couplées au deuxième appareil électrique, la troi- sième plaque étant couplée par effet capacitif à la première plaque et la quatrième plaque étant couplée par effet capacitif à la deuxième plaque, les troisième et qua- trième plaques se trouvant à une plus petite distance circonférentielle que les pre- mière et deuxième plaques, ce qui permet aux troisième et quatrième plaques de tourner à l'intérieur des circonférences des première et deuxième plaques.