Brevet FR2776781A1 — publié le 19991001

DISPOSITIF DE CONTROLE DE L'IMPEDANCE RAMENEE SUR L'ANTENNE D'UNE ETIQUETTE ELECTRONIQUE L'invention concerne le domaine des étiquettes électroniques sans contact qui sont utilisées pour identifier des produits en les soumettant à un champ électromagnétique d'un dispositif de lecture ou de lecture/écriture, la composante magnétique du champ électromagnétique étant détectée par une antenne à circuit accordé. Elle concerne, plus particulièrement un dispositif pour contrôler, dans l'étiquette électronique, l'impédance ramenée sur l'antenne pour obtenir une impédance optimale quelles que soient les conditions de fonctionnement. Une étiquette électronique 10 (figure 1) comprend schématiquement une antenne comprenant un enroulement inductif 14. Un condensateur 16 est connecté en parallèle sur l'enroulement inductif 14 et réalise avec ce dernier un circuit oscillant 12 accordé à une fréquence F0. Les bornes du circuit accordé sont connectées à un circuit de redressement et filtrage 18 qui fournit sur les bornes de sortie une tension d'alimentation Vdd qui est appliquée à tous les circuits électroniques de l'étiquette représentés par la référence 20. Ces circuits 20 réalisent la détection, la démodulation et l'interprétation des signaux modulés à la fréquence porteuse F0 ainsi que l'élaboration des messages binaires à transmettre au dispositif de lecture (non représenté) par l'intermédiaire de l'antenne en modulant la charge de l'antenne par un modulateur 22. Ce modulateur 22 comprend schématiquement un interrupteur 24 qui est actionné par les signaux de message et une résistance 26 dite de modulation Rmod. Afin de protéger les circuits électroniques contre une surtension, la tension d'alimentation Vdd est écrêtée par un circuit limiteur 28 dont la résistance variable Rlim a été représentée. Le message binaire est émis par l'étiquette électronique au rythme de l'ouverture et de la fermeture de l'interrupteur 24 qui module le courant consommé par l'antenne 12. Par suite du couplage de l'antenne de l'étiquette avec celle (non représentée) du dispositif de lecture, la puissance émise par ce dernier varie en fonction de l'état logique transmis et il en résulte une modulation d'amplitude qui est détectée par un démodulateur. Selon les conditions de fonctionnement de l'ensemble étiquette/dispositif de lecture, l'impédance moyenne ramenée sur l'antenne varie et il en est de même des performances en termes de distance maximale de communication et de qualité de communication. Pour obtenir un fonctionnement optimal, la valeur Rmod de la résistance de modulation est ajustée à la fabrication de l'étiquette électronique avec une précision de l'ordre du pourcent, opération d'ajustement dont le coût n'est pas négligeable sur le prix de revient. Un but de la présente invention est donc de réaliser un dispositif de contrôle de l'impédance ramenée sur l'antenne d'une étiquette électronique pour obtenir une impédance optimale quelles que soient les conditions de fonctionnement. Ce but est atteint en utilisant une résistance de modulation et/ou un condensateur d'accord d'antenne dont les valeurs respectives de résistance et de capacité sont modifiées en fonction de certains paramètres tels que la valeur de la tension d'alimentation, un message en provenance du dispositif de lecture ou encore un message pré-programmé. L'invention concerne donc un dispositif de contrôle de l'impédance ramenée sur l'antenne à circuit accordé à une fréquence F0 d'une étiquette électronique, cette dernière comprenant un circuit de redressement et filtrage qui fournit une tension d'alimentation à tous les circuits de l'étiquette électronique, un circuit de limitation de la tension d'alimentation, un circuit (20) réalisant la détection, la démodulation et l'interprétation des signaux reçus par l'antenne en provenance d'un dispositif de lecture/écriture ainsi que l'élaboration de messages binaires à transmettre à ce dernier et un modulateur commandé par les chiffres binaires des messages élaborés, caractérisé en ce qu'il comprend, au moins: - une résistance de modulation dont la valeur peut être modifiée par un premier signal électrique, et - un circuit générateur de signaux électriques pour générer au moins ledit premier électrique de modification de la valeur de la résistance de modulation (26') en fonction de certains paramètres. Dans une première variante de l'invention, une résistance de limitation du courant d'antenne est connectée en parallèle sur la résistance de modulation et sa valeur est modifiée par un deuxième signal électrique fourni par le circuit générateur. Cette résistance de limitation est de fréquence combinée avec la résistance de modulation. Dans un deuxième variante de l'invention, le condensateur d'accord du circuit accordé d'antenne est du type à capacité variable dont la valeur est déterminée par un troisième signal électrique fourni par le circuit générateur. Les paramètres pour élaborer les signaux électriques sont, par exemple, la tension d'alimentation, les conditions de fonctionnement et les chiffres binaires des messages à transmettre au dispositif de lecture. Dans ce dernier cas, la modulation s'obtient par modification des valeurs de la résistance de modulation et/ou de la capacité du condensateur d'accord, c'est-à-dire sans utiliser un interrupteur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est un schéma simplifié d'une étiquette électronique selon l'art antérieur, - la figure 2 est un schéma fonctionnel simplifié d'une étiquette électronique comprenant un dispositif selon l'invention, et - les figures 3 et 4 sont des diagrammes montrant des courbes de variation de certains paramètres. La figure 1, décrite dans le préambule, servira de référence pour montrer les caractéristiques de l'invention qui apparaîtront à la description de la figure 2, les mêmes références désignant des éléments identiques sur les deux figures. Les éléments caractéristiques de l'invention comprennent: - un condensateur d'accord 16' dont la capacité C est variable, - une résistance de modulation 26' dont la valeur Rmod est variable, - une résistance de limitation 40 dont la valeur RL est variable qui coopère avec un interrupteur 24' et l'interrupteur 24 pour connecter soit la résistance 26' de modulation, soit la résistance de limitation 40, et - un dispositif de commande 30 de variation des valeurs de C, Rmod et RL. La variation des valeurs de la capacité C du condensateur 16', de la résistance 26' et de la résistance 40 est obtenue par des signaux électriques qui sont fournis par le dispositif 30 à partir de la valeur de certains paramètres qui sont de préférence: - la tension d'alimentation Vdd fournie par le circuit de redressement et filtrage 18 sur la liaison 34, - des messages envoyés par le dispositif de lecture via les circuits classiques 20 sur la liaison 38, - des messages contenus dans une mémoire 32 du dispositif 30 et enregistrés au moment des tests ou de la personnalisation de l'étiquette, soit de manière directe, soit via les circuits 20 sur la liaison 36. A titre de variante, les messages envoyés par le dispositif de lecture à l'effet de servir de paramètres au dispositif 30 peuvent aussi être enregistrés dans la mémoire 32. Les valeurs de la résistance de modulation et de la capacité du condensateur d'accord peuvent varier de manière continue dans le cas d'une résistance du type varistance ou d'un condensateur du type varicap; elles peuvent aussi varier de manière discrète en utilisant, par exemple, une batterie de résistances ou de condensateurs, chaque résistance ou condensateur étant associé à un interrupteur qui réalise ou non la connexion de l'élément auquel il est associé. La résistance de limitation 40 est connectée lorsque la résistance de modulation 26' est déconnectée, c'est-à-dire lorsque le chiffre binaire à transmettre est un zéro de sorte que l'absorption du surplus d'énergie est assurée, tout ou en partie, par cette résistance 40. Cette résistance 40 est déconnectée lors de la transmission d'un chiffre binaire 1 tandis que la résistance 26' est connectée pour obtenir la modulation. A titre de variante préférée, la résistance variable 40 peut être combinée avec la résistance variable 26' de sorte que la résistance 40 ainsi que l'interrupteur 24' sont supprimés. Le diagramme de la figure 3 montre une courbe de variation de la valeur Rmod de la résistance 26' en fonction de la tension d'alimentation Vdd. Ainsi, Rmod varie d'une valeur maximale Rmax lorsque Vdd est inférieure à une valeur de seuil V1 jusqu'à une valeur minimale Rmin lorsque Vdd dépasse ce seuil et atteint la valeur V2. Outre cette variation de Rmod en fonction de Vdd, le dispositif de l'invention permet d'ajuster Rmod pour prendre en compte d'autres éléments tels que la limite de sensibilité du lecteur, la fréquence d'accord, les éléments de l'antenne, etc. Ainsi, dans le cas d'applications o la distance entre étiquette et lecteur doit être petite, la résistance de modulation sera à sa valeur minimale pour réduire la distance d'alimentation de l'étiquette par le lecteur. Les diagrammes de la figure 4 montrent, en fonction de la distance D entre les antennes, l'évolution de la tension d'alimentation Vdd de l'étiquette ainsi que l'évolution du niveau de message reçu par le lecteur et ceci pour les deux valeurs extrêmes de la résistance de modulation Rmin et Rmax. La distance horizontale entre les points a et b montre la dynamique possible sur la distance de communication pour une limite de sensibilité du lecteur. De manière similaire, la distance entre les points c et d montre l'écart de portée en prenant en compte la limite d'alimentation de 1 'étiquette. Ainsi, il apparaît une zone de fonctionnement optimale Z située entre les points b et c qui est l'intersection des zones permettant simultanément l'alimentation suffisante de l'étiquette et la réception du message par le lecteur. Afin de conserver la meilleure portée, la résistance de modulation doit varier lorsque la limite de sensibilité du lecteur change. Cette variation peut être obtenue, soit par l'envoi d'un message à l'étiquette qui indique la valeur de Rmod, soit être enregistrée au moment de la personnalisation de l'étiquette. La variation de la capacité du condensateur d'accord 16' peut être effectuée en fonction de plusieurs paramètres selon les applications. D'abord, au moment de la personnalisation et des tests de l'étiquette, il est possible d'ajuster la fréquence d'accord en transmettant un message à l'étiquette de manière à modifier la capacité du condensateur d'accord. Ceci permet de tenir compte des capacités parasites introduites par le procédé d'assemblage, des dispersions dues au procédé de fabrication. Ce réglage peut être mis en oeuvre pour adapter, à une étiquette donnée, plusieurs modèles d'antennes dont les valeurs de self sont différentes. Ce réglage permet aussi d'ajuster la fréquence d'accord pour un niveau nominal de la puissance émise par un lecteur de référence afin de prendre en compte un état de fonctionnement actif de l'étiquette. Il est aussi possible de modifier l'accord d'antenne en fonction de la tension d'alimentation en mesurant cette dernière et en faisant varier en conséquence la valeur de la capacité du condensateur d'accord. Ainsi, on peut compenser les variations de la fréquence d'accord dues à différentes causes telles que la variation des capacités parasites en fonction de la tension d'alimentation, la variation du coefficient de couplage entre les antennes du lecteur et de l'étiquette, de l'environnement de l'étiquette du point de vue électromagnétique. Dans le même ordre d'avantages présentés par le dispositif de l'invention, on peut aussi citer la possibilité de désaccorder l'antenne afin de limiter la puissance reçue, notamment lorsque l'antenne de l'étiquette est prévue pour fonctionner avec un lecteur très proche. A cet effet, on provoque un désaccord lorsque la tension d'alimentation est trop élevée. Le dispositif de l'invention permet aussi de supprimer les trous de communication qui sont dus à la variation du couplage entre les antennes de l'étiquette et du lecteur et à leur décalage de leurs fréquences d'accord. Comme la tension d'alimentation est l'image de ce couplage, la modification de la fréquence d'accord par le biais de la variation de la capacité C permet d'éviter les trous de communication. Enfin, comme la capacité C peut être modifiée, cette modification peut servir à moduler la charge d'antenne à la place de la variation de la résistance de modulation ou en combinaison avec elle. Cette modulation capacitive consomme moins d'énergie que la modulation résistive et une telle modulation pourrait être utilisée pour les longues distances entre lecteur et étiquette tandis qu'une modulation résistive serait mieux adaptée à des petites distances entre lecteur et étiquettes. Cette modification résistive permet de supprimer l'interrupteur 24, la modulation de l'interrupteur étant alors obtenue par les valeurs de la résistance de modulation. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de contrôle de l'impédance ramenée sur l'antenne à circuit accordé (12) à une fréquence F0 d'une étiquette électronique (10), cette dernière comprenant un circuit de redressement et filtrage (18) qui fournit une tension d'alimentation (Vdd) à tous les circuits de l'étiquette électronique, un circuit (28) de limitation de la tension d'alimentation, un circuit (20) réalisant la détection, la démodulation et l'interprétation des signaux reçus par l'antenne en provenance d'un dispositif de lecture ou de lecture/écriture ainsi que l'élaboration de messages binaires à transmettre à ce dernier et un modulateur (26) dont l'interrupteur (24) est commandé par les chiffres binaires des messages élaborés pour connecter ou non une résistance de modulation, caractérisé en ce qu'il comprend, au moins: - une résistance de modulation (26') dont la valeur (Rmod) peut être modifiée par un premier signal électrique, et un circuit générateur de signaux électriques (30) pour générer au moins le premier signal électrique de modification de la résistance de modulation (26') en fonction de certains paramètres. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une résistance de limitation (40) du courant d'antenne qui est connectée en parallèle à la résistance de modulation (26') par l'intermédiaire d'un interrupteur (24') fonctionnant en synchronisme avec l'interrupteur (24) mais en opposition de phase, ladite résistance de limitation (40) ayant une valeur (RL) qui peut être modifiée par un deuxième signal électrique généré par le circuit générateur de signaux électriques (30). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance de limitation (40) est combinée avec la résistance de modulation (26'). 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un condensateur (16') qui est connecté en parallèle à la résistance de modulation (26') pour réaliser l'accord du circuit accordé d'antenne, ledit condensateur (16') ayant une capacité (c) qui peut être modifiée par un troisième signal électrique généré par le circuit générateur de signaux électriques (30) 5. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le circuit générateur (30) comprend des moyens pour mesurer la tension d'alimentation (Vdd) et pour élaborer lesdits signaux électriques en fonction de la valeur de ladite tension d'alimentation. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens (32) pour enregistrer des messages de modification desdits signaux électriques, lesdits moyens étant fonction des conditions d'utilisation de l'étiquette électronique. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les messages de modification des signaux électriques sont enregistrés ou moment de la personnalisation de l'étiquette pour tenir compte des conditions initiales de fonctionnement de l'étiquette. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les messages de modification des signaux électriques sont enregistrés au cours de l'utilisation de l'étiquette sur commande du dispositif de lecture ou de lecture/écriture. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un desdits signaux électriques correspond aux messages binaires à transmettre au dispositif de lecture ou de lecture/écriture.