Brevet FR2701614A1 — publié le 19940819

UNITE DE TRANSFERT DE DONNEES A DISTANCE ET TRANSPONDEUR CORRESPONDANT La présente invention concerne une unité de transfert de données à distance et un transpondeur correspondant. Plus particulièrement, cette unité comporte une balise fixe et un transpondeur, et permet un échange de données bidirectionnel entre ces deux éléments. I1 est déjà connu, notamment par le brevet FR 89.02502, des systèmes d'identification d'un mobile en déplacement à proximité d'une balise fixe d'interrogation. Dans un tel système, le mobile en déplacement (transpondeur) émet un code unique prédéterminé. Ce code est reçu par la balise fixe qui l'identifie. De tels systèmes sont par exemple utilisés pour le suivi des mouvements du personnel dans une entreprise. Chaque employé porte un badge (transpondeur) qui l'identifie lorsqu'il passe devant une balise. Selon son identité, l'accès à certaines zones de l'entreprise lui est autorisé (ou non). Dans ce type de système, le transpondeur émet un signal unique. I1 n'est pas possible d'interroger le transpondeur de manière sélective pour qu'il transmette vers la balise telle ou telle donnée. En outre, la balise ne peut pas émettre une donnée susceptible d'être mémorisée par le transpondeur ; il n'y a pas de réelle interactivité entre ces deux éléments. Le but de la présente invention est de pallier l'ensemble de ces inconvénients et de créer une unité de transfert dans laquelle un dialogue bidirectionnel soit établi entre la balise et le transpondeur, avec possibilité de mémorisation dans le transpondeur et dans la balise. Un autre objet de l'invention est de différencier les données circulant dans chacun des sens entre la balise et le transpondeur, afin d'éviter toute interaction de ces données. Un autre but de l'invention est de réaliser cette différenciation des données, selon leur sens de circulation, sans compliquer la réalisation de la balise et du transpondeur. Notamment, le transpondeur doit rester un élément léger, peu encombrant et facile à transporter. Un autre objet de l'invention est de munir le transpondeur de moyens de mémorisation amovible, par exemple une carte à mémoire. A cet effet, la présente invention concerne une unité de transfert de données à distance du type comportant une balise fixe et un transpondeur mobile adaptés pour échanger des données à distance, ladite unité étant caractérisée en ce que, d'une part, le transpondeur comporte - un moyen de réception et d'émission de signaux en provenance ou vers la balise fixe, - un moyen de traitement des signaux reçus ou à émettre, lesdits signaux étant représentatifs des données reçues ou émises, - un moyen de lecture et/ou d'écriture de ces données sur une carte à mémoire, et d'autre part la balise comporte - un moyen de réception et d'émission de signaux en provenance ou vers le transpondeur, - un moyen de traitement et d'analyse des signaux reçus ou à émettre, lesdits signaux étant représentatifs des données reçues ou émises et, - des moyens de mémorisation adaptés pour stocker ces données, de telle sorte que les données émises par la balise soient portées par un signal hyperfréquence à modulation d'amplitude et que les données émises par le transpondeur soient portées par un signal hyperfréquence à modulation de phase ou d'amplitude. Avantageusement, le signal porteur des données est un signal hyperfréquence. Un tel signal est réalisé par des circuits électroniques légers et peu encombrants. En outre, les données sont transmises par modulation de phase ou par modulation d'amplitude. De telles modulations ne nécessitent pas non plus de dispositifs complexes, onéreux ou volumineux. La mémorisation des données dans le transpondeur est avantageusement effectuée dans la carte à mémoire elle-meme. Avantageusement, le moyen de réception et/ou d'émission (l'antenne) du transpondeur est réalisé sur un circuit imprimé de type classique, de faible coût, et présente une géométrie compacte. Cette antenne peut émettre, soit en polarisation linéaire, soit en polarisation circulaire. Dans ce second cas, l'onde est émise de part et d'autre du plan de l'antenne. La balise peut ainsi aisément recevoir les données émises par le transpondeur, quel que soit le positionnement de celui-ci par rapport à la balise. La présente invention concerne également un transpondeur muni des moyens ci-dessus indiqués présentant des moyens de connexion normalisé pour une carte à mémoire. Un tel transpondeur peut être porté à la manière d'un badge par une personne, ou par un objet en mouvement, par exemple un véhicule automobile. De manière avantageuse, l'utilisation d'un signal hyperfréquence pour échanger des données entre une balise et un transpondeur permet un échange rapide présentant un large rayon d'action. Par exemple, une voiture munie d'un transpondeur logeant une carte bancaire et passant à un péage autoroutier peut être détectée et débitée sans que cela impose un ralentissement de son allure. D'autres objets, avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'information, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique, en perspective, montrant une unité de transfert selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique, en plan, de l'unité de transfert selon la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique montrant partiellement la réalisation d'une antenne à fentes selon la présente invention, - la figure 4 est une vue schématique en plan montrant l'antenne à fentes selon l'invention, - les figures 5a et 5b sont des vues schématiques en plan montrant des variantes de réalisation d'antennes. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 4, l'unité de transfert de données 10 selon l'invention comporte une balise fixe 11 et un transpondeur mobile 12. Ces deux éléments sont adaptés pour se transmettre des données entre eux, sans contact physique et plus précisément en utilisant un signal hyperfréquence. La balise fixe 11 comporte (figure 2) un moyen de réception et d'émission de signaux 13 (une antenne), un moyen de traitement et d'analyse 14 des signaux reçus ou à émettre, et des moyens de mémorisation 15 des données reçues ou émises. Comme représenté aux figures 1 et 2, la balise fixe peut etre reliée, par tout moyen approprié 16, à un ordinateur 17, comportant notamment une unité centrale de traitement des signaux reçus. Cet ordinateur peut etre implanté à distance de la balise. Le transpondeur 12 comporte quant à lui (figure 2), un moyen 18 de réception et d'émission de signaux (une antenne), un moyen de traitement et d'analyse 19 des signaux reçus ou à émettre, un moyen 20 de lecture et/ou écriture de données associé à une carte à mémoire 21. Cette carte à mémoire 21 est insérée dans des logements 22 prévus à cet effet (figure 1) dans le transpondeur 12. Cette carte est amovible et peut etre retirée ou mise en place par simple glissement selon la flèche F. Des moyens de connexion normalisés 23 (non détaillés) permettent une liaison entre la carte à mémoire et le moyen de lecture/écriture 20. L'ensemble du transpondeur 12 (carte à mémoire exceptée) est réalisé sur un circuit imprimé du type verre/epoxy. Le transpondeur présente ainsi un faible coût et un encombrement réduit. Avantageusement, l'antenne 18 du transpondeur est réalisée par gravage d'un circuit imprimé 40 sur une première face 30 de celui-ci, et est constituée de deux fentes annulaires 25 (figure 4) orthogonales l'une à l'autre et contenant chacune une ligne centrale conductrice 26. On notera que la circonférence de ces fentes est égale à la longueur d'onde guidée. Comme le montre la figure 3, chaque fente 25 est réalisée par évidement d'une couche conductrice A. Ainsi, la périphérie de la fente 15 et la ligne centrale 26 sont conductrices (figure 3), mais pas la fente elle-même. Chaque ligne centrale 26 (figure 4) est alimentée par une ligne d'excitation 27. Ces lignes d'excitation 27 sont réalisées sur la face opposée 31 (figure 3) du substrat en verre epoxy, et sont en contact avec la ligne centrale 26 au niveau de son point milieu. A cet effet, elles traversent toute l'épaisseur du substrat verre/epoxy, au niveau du point milieu des lignes centrales 26. Comme montré à la figure 4, chacune de ces lignes d'excitation 27 est reliée au moyen de traitement des signaux reçus ou à émettre 19. Le fonctionnement de l'unité 10 selon l'invention est décrit ci-après. L'échange des données entre le transpondeur mobile et la balise fixe se fait sans contact physique, par émission et/ou réception d'ondes hyperfréquence (c'est-àdire dont la fréquence est supérieure à 100 MHz). Les antennes 13 et 18 respectivement de la balise et du transpondeur sont adaptées pour recevoir ou émettre de telles ondes. Pour que les ondes émises par la balise et celles émises par le transpondeur soient aisément différentiables, ces ondes sont codées différemment. Ainsi, l'antenne 18 du transpondeur émet en modulation de phase et l'antenne 13 de la balise émet en modulation d'amplitude. Toute interaction entre ces deux émissions est ainsi avantageusement évitée. Selon un mode préférentiel de réalisation, l'antenne 13 de la balise émet en modulant l'amplitude d'une onde hyperfréquence continue émise en polarisation rectiligne par la balise. Le transpondeur reçoit et réémet cette onde hyperfréquence en modulation de phase, avec une polarisation -circulaire. La balise reçoit alors l'onde réémise par le transpondeur selon une polarisation rectiligne croisée (par rapport à l'onde initiale émise par la balise). Pour simplifier, on peut assimiler ce processus au suivant la balise émet une onde polarisée selon X, le transpondeur réémet l'onde polarisée selon X et Y, la balise reçoit en retour une onde polarisée selon Y. Avantageusement, la modulation de la phase est réalisée par un transistor de type à effet de champ (non représenté) monté en source commune et dont la grille est modulée par la donnée à émettre, sous sa forme binaire. La modulation d'amplitude est quant à elle de type tout ou rien. Les données à transmettre dans un sens ou dans l'autre sont codées biphase différentiel. Un tel codage assure une densité spectrale nulle au continu, d'où une insensibilité à la phase absolu du signal, tout en permettant une récupération possible du rythme binaire. L'antenne 13 selon l'invention est telle, que chacune des lignes d'excitation 27 alimentant les lignes centrales 26, est parcouru par un signal hyperfréquence (émis par le moyen de traitement 19) n présentant un déphasage de n - (n entier impair positif) 4 et de même amplitude. La longueur de chacune des fentes correspond au quart de la longueur d'onde guidée. Le rayonnement conjoint des deux fentes orthogonales 25 dont la polarisation est rectiligne, excitées par un tel signal, crée une antenne à polarisation circulaire. Une telle antenne rayonne de part et d'autre de son plan. De ce fait, quelle que soit la position du transpondeur portant une telle antenne, son signal est capté par la balise. Les données transmises dans chacun des sens entre la balise et le transpondeur sont formatées selon des trames structurées (dites HDLC) contenant dans l'ordre - un préambule permettant de connaître la fréquence et la phase de l'horloge émettrice, - un premier fanion, - un champ de données - un champ de contrôle et - un second fanion. On notera que le transpondeur présente en outre une fonction réveil connu en soi. Ainsi, le transpondeur n'émet un signal que lorsqu'il a été mis en éveil par le signal d'interrogation d'une balise fixe. Cette mise en éveil est avantageusement réalisée par la modulation de phase de l'onde émise par la balise. L'unité de transfert de données, telle que précédemment décrite, permet lorsque l'on place dans le transpondeur une carte à mémoire du type carte bancaire, non seulement de détecter le passage du transpondeur devant la balise fixe, mais également de venir débiter la carte bancaire en conséquence. L'échange de données bidirectionnel entre la balise et le transpondeur permet en effet à la balise de connaître le numéro de compte bancaire inscrit sur la carte bancaire, ce qui lui permet ensuite de débiter (via un réseau d'ordinateurs 17 liés à la banque) le compte en question. La balise peut également mémoriser des données directement sur la carte à mémoire, pour traitement ulterieur, lors de l'utilisation de la carte. On notera qu'une telle unité présente de nombreux avantages, à savoir - un faible coût de réalisation des circuits électroniques mais aussi de l'antenne qui présente de bonnes performances, bien qu'elle soit réalisée sur un substrat bon marché du type verre/époxy, - une sécurité de l'échange de données entre la balise et le transpondeur (les données circulant dans chacun des sens ne peuvent interférer entre elles), - une rapidité de l'échange de données, - un large rayon d'action et - un faible encombrement. On notera encore que l'antenne du transpondeur présente une géométrie très compacte (2 fentes orthogonales entre elles) et ne nécessite pas de réglage ou de tri en production. Selon un mode de réalisation préféré, cette antenne est adaptée pour émettre en polarisation circulaire dans les deux directions normales à son plan. Une telle antenne présente les caractéristiques suivantes - une large bande passante, - un rayonnement bidirectionnel et - un gain de l'ordre de 3 à 6 dBi (dB par rapport à une antenne isotrope). On notera en variante que la balise et le transpondeur émettent tous deux en modulation d'amplitude. De même, en variante, le transpondeur émet en polarisation linéaire et non circulaire. Dans ce cas, l'antenne 18 émet ou reçoit dans une seule des directions normales à son plan. Ceci permet de simplifier l'unité de transfert et de réduire les coûts, ce qui est intéressant même si cela oblige à présenter le transpondeur d'une manière spécifique vers la balise pour que la communication s'établisse entre le transpondeur et la balise. En variante encore, on notera que l'antenne peut également être réalisée comme le montre la figure 5a. Dans ce cas, la fente 25 ne présente pas de ligne centrale. La ligne d'excitation 27 reste sur la face inférieure 31 (sur le dessin) du circuit imprimé et est adaptée pour croiser la fente et se prolonger au-delà. Ce croisement peut se faire en un point milieu ou non. Dans le cas où le point de croisement est non milieu, on forme une antenne d'impédance caractéristique variable. On crée alors un stub ouvert qui va induire une compensation selfique. De même, il est également possible de réaliser une fente 25, de forme annulaire elliptique dont la ligne centrale 26 est également elliptique. La ligne d'excitation 27, comme dans le cas des figures 3 et 4, court-circuite cette partie centrale 26. La fente 25, dans ce cas, est de largeur très faible par rapport à la longueur d'onde et de circonférence égale à la longueur d'onde guidée. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. Notamment, l'antenne de la balise fixe peut être du même type (ou non) que l'antenne du transpondeur. De même, le transpondeur et sa carte à mémoire peuvent être intégrés dans un étui, ne s'opposant pas à la propagation des ondes. REVENDICATIONS 1/ - Unité de transfert de données à distance du type comportant une balise fixe (11) et un transpondeur mobile (12) adaptés pour échanger des données à distance, ladite unité (10) étant caractérisée en ce que, d'une part, le transpondeur (12) comporte - un moyen (18) de réception et d'émission de signaux en provenance ou vers la balise fixe, - un moyen (19) de traitement des signaux reçus ou à émettre, lesdits signaux étant représentatifs des données reçues ou émises, - un moyen (20) de lecture et/ou d'écriture de ces données sur une carte à mémoire (21), et d'autre part la balise (11) comporte - un moyen (13) de réception et d'émission de signaux en provenance ou vers le transpondeur, - un moyen (14) de traitement et d'analyse des signaux reçus ou à émettre, lesdits signaux étant représentatifs des données reçues ou émises et, - des moyens (15) de mémorisation adaptés pour stocker ces données, de telle sorte que les données émises par la balise (11) soient portées par un signal hyperfréquence à modulation d'amplitude et que les données émises par le transpondeur (12) soient portées par un signal hyperfréquence à modulation de phase ou d'amplitude. 2/ - Unité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (18) de réception et d'émission du transpondeur est une antenne réalisée sur un circuit imprimé (40) émettant en polarisation linéaire. 3/ - Unité selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'antenne (18) émet ou reçoit dans une seule des directions normales à son plan. 4/ - Unité de transfert de données à distance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (18) de réception et d'émission du transpondeur est une antenne réalisée sur un circuit imprimé (40) émettant en polarisation circulaire adaptée pour émettre selon chacune des faces (30, 31) du circuit imprimé (40). 5/ - Unité selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'antenne (18) du transpondeur est constituée de deux fentes (25) orthogonales l'une à l'autre, chacune de ces fentes présentant en son milieu une ligne centrale (26) excitée par un signal hyperfréquence, les signaux hyperfréquence présentant une même amplitude n et un déphasage de n - (n entier impair positif) 4 l'un par rapport à l'autre. 6/ - Unité selon les revendications 4 à 5, caractérisée en ce que chaque fente (25) est de longueur correspondante au quart de la longueur d'onde guidée. 7/ - Unité selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que l'antenne (18) est constituée par un circuit diélectrique conducteur sur ses deux faces, tel que les deux fentes (25) soient réalisées sur une première face (30) et les deux lignes d'excitation (27) soient réalisées sur l'autre face (31) et sont courtcircuitées à leurs extrémités sur la première face au droit du milieu des fentes (25). 8/ - Unité selon la revendication 7, caractérisée en ce que les lignes d'excitation (27) se prolongent au-delà du droit des fentes (25) et forme ainsi un stub ouvert. 9/ - Unité selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'antenne (18) du transpondeur est constituée de deux fentes (25) orthogonales l'une à l'autre, chacune de ces fentes étant excitée par une ligne centrale (26) parcourue par un signal hyperfréquence, les lignes d'excitation (27) et les fentes (25) se croisant en un point non milieu, pour former une antenne d'impédance caractéristique variable. 10/ - Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen (18) de réception et d'émission du transpondeur est une antenne réalisée sur un circuit imprimé (40) présentant deux faces conductrices, une première face (30) présentant une fente annulaire (25), de circonférence égale à la longueur d'onde guidée, et une seconde face présentant deux lignes d'excitation (27) court-circuitées avec la partie conductrice présente à l'intérieur de la fente (25) annulaire de la première face. 11/ - Unité selon la revendication 10, caractérisée en ce que la fente annulaire (25) est de forme rectangulaire. 12/ - Transpondeur adapté pour etre mis en oeuvre dans une unité de transfert (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens de logement (22) et des moyens de connexion (23) pour une carte à mémoire (21).