Brevet FR2794900A1 — publié le 20001215

DISPOSITIF FORMANT ANTENNE POUR LA RECEPTION ET/OU L'EMISSION DE SIGNAUX RADIO-FREQUENCES PAR UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne les antennes servant à l'émission et la réception de signaux radiofréquences à bord d'un véhicule automobile. DOMAINE DE L'INVENTION L'antenne proposée par l'invention, couplée à un récepteur embarqué à bord d'un véhicule automobile, peut servir à la réception d'ordres d'ouverture/fermeture, de localisation et de commandes d'organes du véhicule (climatisation, chauffage, ouverture/fermeture des vitres, toit ouvrant... ), en provenance de l'utilisateur. Dans le cadre de contrôle d'accès au véhicule dit mains libres , une telle antenne peut servir à la fois à l'émission et à la réception des signaux radiofréquences nécessaires à la mise en oeuvre d'un dialogue entre le véhicule et son propriétaire. Le véhicule peut aussi disposer de cette antenne comme élément d'émission pour transmettre à son propriétaire des informations diverses ainsi que des alarmes, soit directement lorsque le propriétaire est à portée radioélectrique de son véhicule, soit par un service de radio-messagerie comme ceux notamment utilisés par les systèmes dits Pagers . Cette antenne peut aussi servir comme élément d'un récepteur servant à la collecte de signaux radioélectriques véhiculant des informations propres à la sécurité, à l'information et au confort du conducteur. On peut notamment citer les informations transmises par divers capteurs embarqués à bord du véhicule, comme la pression des pneumatiques, la température,... ou des organes dispensant des informations routières et situés le long du trajet du véhicule. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE Les systèmes de réception embarqués sur véhicule utilisent de manière générale deux types d'antennes, à savoir d'une part des antennes intégrées à la carte électronique sur laquelle est implanté le récepteur ou sur la carte mère supportant mécaniquement la fonction réception et d'autre part des antennes externes et séparées de la fonction réception, ces antennes étant reliées au récepteur par un câble généralement coaxial et étant fixées à des éléments mécaniques du véhicule, par exemple à la carrosserie. Les antennes précitées de type intégré - qui sont par exemple celles utilisées aujourd'hui sur des systèmes d'autorisation d'accès au véhicule - peuvent par exemple être constituées de pistes micro-ruban gravées sur la carte électronique, ou d'éléments mécaniques disposés à l'intérieur du boîtier de la fonction réception dont les parties métalliques servent d'antennes, ou de fils électriques de longueur particulière rattachés à la carte électronique ou à son connecteur électrique et séparés du faisceau du véhicule, ou de tout dispositif combinant plusieurs de ces éléments précités. Un exemple d'antenne intégré à motif d'accord est par exemple décrit dans la demande de brevet français n 94 10685. La première partie de l'antenne, appelée primaire est constituée par une piste conductrice micro-ruban gravée sur la carte électronique recevant le récepteur auquel elle est reliée. La seconde partie, appelée secondaire ou motif d'accord est disposée relativement à la première partie de façon à réaliser une transformation et/ou adaptation d'impédance de manière à produire une efficacité accrue. Le motif d'accord est solidaire du boîtier plastique renfermant le circuit récepteur et son antenne primaire. Les antennes externes et séparées de la fonction réception sont des antennes qui peuvent être partagées avec plusieurs récepteurs (antenne d'autoradio, de radiotéléphonie, de radiolocalisation GPS, de transmission hertziennes audio/vidéo,..), ou dédiées uniquement à la fonction de base, telle que la fonction de verrouillage/déverrouillage du véhicule. Suivant la fréquence utilisée par ces systèmes, ces antennes peuvent prendre plusieurs apparences - fouet électrique situé à l'extérieur du véhicule et fixé sur des parties métalliques comme le toit, les ailes ou la malle arrière... - fixation d'un fil conducteur sur les parties isolées électriquement du véhicule, montants et pare-chocs en plastique, sièges et banquettes... - gravure métallique sur les vitres fixes comme par exemple l'utilisation conjointe du circuit de dégivrage de la lunette arrière. Les antennes précitées de type intégré ou externes ont chacune leur efficacité ainsi que leur diagramme de rayonnement ou de réceptivité. Ces grandeurs sont mesurables en espace libre ou plus communément en chambre anéchoïque, ce qui permet d'avoir des relevés d'isotropie et de gain d'antenne. Le problème qui se pose à l'homme du métier est que l'environnement direct du véhicule influence de manière forte et quasi imprévisible l'efficacité de ces antennes. Ceci est d'autant plus vrai avec le premier type d'antenne, celles intégrées à la carte électronique où se trouve le récepteur. On constate en effet que la localisation du boîtier récepteur et de son raccordement au faisceau du véhicule peuvent rendre la zone opérationnelle autour du véhicule très différente, affaiblie et non calculable facilement par les outils du métier. Pour ce qui est des antennes externes, leur plus grande efficacité fait malheureusement apparaître sur le véhicule les formes caractéristiques d'antennes dites fouet souvent considérées comme disgracieuses par les constructeurs automobiles. Les antennes gravées sur les vitres du véhicule, bien que discrètes, ne sont pas propice à l'obtention d'une bonne efficacité et homogénéité en présence d'un champ électrique en polarisation verticale, mode de propagation prédominant pour les systèmes et leur gamme de fréquence de fonctionnement, cités dans le domaine d'application. PRESENTATION DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer une antenne à efficacité accrue, de conception mécanique simple et robuste, et facilement dissimulable et implantable sur un véhicule. La solution selon l'invention est un dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat plat diélectrique, une couche métallique formant plan de masse qui recouvre une face dudit substrat et qui est en contact avec une partie métallique du véhicule automobile, telle que sa carrosserie ou sa carcasse, un micro- ruban formant antenne qui est en un matériau conducteur et qui s'étend sur l'autre face du substrat, une piste d'alimentation qui s'étend entre le micro- ruban et un bord du substrat et qui est reliée par l'intermédiaire de moyens de connexion à un câble coaxial à des moyens d'émission et/ou réception que comporte le véhicule. Avec un tel dispositif, on dispose d'une antenne totalement autonome sur le plan radioélectrique par rapport aux moyens d'émission/réception que comporte le véhicule. Elle ne nécessite aucun supplément métallique pour atteindre des bonnes performances. En outre, une telle structure d'antenne peut être d'un faible encombrement, ce qui permet de la loger dans des endroits du véhicule où l'espace est compté. Son émissivité ou sa sensibilité sur la moitié de l'espace solide, autorise son installation- contre des parties métalliques du véhicule, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur. Sa parfaite adaptation radioélectrique permet le transport de signaux avec le minimum de pertes et de transformations d'impédance. Par ailleurs, une telle structure d'antenne est d'un faible coût. DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION La description qui suit est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard de la figure unique annexée, sur laquelle est représentée en perspective une antenne conforme à un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif formant antenne représenté sur cette figure est réalisé en utilisant les technologies à micro-rubans. Ce dispositif comprend - un substrat 1 constitué par un matériau diélectrique, portant sur l'une de ses faces, un plan de masse 2 formé par une couche conductrice, - une piste micro-ruban 3 de forme et de dimensions connues portée par la face du substrat 1 opposée au plan de masse 2, - une piste d'alimentation 4 de même nature et implantée du même côté que la piste micro-ruban et raccordée à celle-ci, permettant l'alimentation de l'antenne en énergie radioélectrique, - un élément de connexion 5, constitué soit par un connecteur coaxial permettant le raccord d'un câble, soit directement par le câble coaxial lui- même et donc solidaire de l'ensemble de l'antenne. Les matériaux, formes et dimensions de chacun de ces éléments sont fonction de la fréquence à laquelle l'antenne doit fonctionner. L'antenne présente avantageusement, sur l'élément de connexion 5, une impédance de sortie de valeur commune aux accessoires et équipement des techniques du métier. A titre d'exemple, le dispositif formant antenne peut présenter les caractéristiques suivantes - le substrat 1 est un substrat verre-epoxy d'une épaisseur de 2.4mm connu sous la dénomination commerciale FR4 ; il présente une fore rectangulaire de dimensions 240x100 mm2, - le plan de masse 2 est réalisé par une métallisation en cuivre de 35pm d'épaisseur, - la piste 3 est un micro-ruban en un matériau conducteur de 35 Nm d'épaisseur et de dimension 171 X50mmZ, qui s'étend dans la longueur du substrat 1 en étant centrée sur la longueur médiane de celui-ci, - la piste d'alimentation 4 est une piste en cuivre de 35Nm d'épaisseur, d'une largeur de l mm et d'une longueur de 26mm ; elle s'étend entre la piste 3 et l'un des bords longitudinaux de celle-ci, sensiblement perpendiculairement à ladite piste 3. Une telle antenne présente dans le plan de sa connexion une impédance de 50 S2. Le rayonnement ou l'illumination de cette structure se fait dans l'espace constitué par la demi sphère située du même côté que la piste 3. Le dispositif qui vient d'être décrit peut être utilisé plaqué par son plan de masse sur des surfaces métalliques. Par exemple, il peut être monté à l'intérieur du véhicule, entre le pavillon ou toit du véhicule et le capitonnage de l'habitacle, la plan de masse 2 étant en contact avec une surface métallique du pavillon. L'espace libre situé devant l'antenne procure une certaine efficacité sur une zone relativement homogène. Cette disposition permet à des systèmes simples de télécommandes d'ouverture/fermeture ainsi qu'à des systèmes main libre de fonctionner confortablement. L'antenne ne requiert aucune protection particulière additionnelle du fait de son masquage sous le capitonnage. En variante encore, il peut être monté sous le véhicule, la partie plan de masse étant plaquée contre le châssis II est alors avantageusement prévu un radôme en un matériau inerte sur le plan radioélectrique pour protéger l'antenne. Cette configuration présente l'avantage de permettre de bénéficier de la nature réfléchissante du sol et du châssis du véhicule, lesquels permettent de propager l'énergie radioélectrique d'un signal émis par un utilisateur à proximité du véhicule et/ou par des capteurs extérieurs à l'habitacle, comme par exemple des capteurs de contrôle de la pression des pneumatiques, de la température, de l'humidité... Selon une autre variante encore, le dispositif formant antenne est placé sous le pavillon, à l'intérieur du véhicule, la face active de l'antenne orientée vers le haut. Dans ce cas, la portion du pavillon sur laquelle l'antenne est plaquée est en un matériau inerte : elle est par exemple réalisée en résine et fibres de verre par exemple. Une telle installation permet d'utiliser l'antenne avec des systèmes de télédiffusion, de radiotéléphonie, de radiolocalisation GPS, de radio- messagerie. Dans une autre variante également, le dispositif formant antenne peut être disposé à l'avant et/ou à l'arrière du véhicule, l'antenne étant dissimulée derrière les pare-chocs lorsque ceux-ci ne sont pas métalliques. Cette disposition privilégie le rayonnement électromagnétique respectivement vers ou depuis l'avant ou l'arrière, ce qui permet par exemple à des systèmes de communications inter-véhicule de fonctionner sans trop interférer. Cette configuration est également favorable pour des communications info-routières dispensées par des bornes placées au niveau du sol. D'autres dimensions que celles qui ont été indiquées à titre d'exemple sont bien entendu envisageables selon en particulier la fréquence à laquelle on souhaite travailler. REVENDICATIONS 1. Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat plat diélectrique (1), une couche métallique formant plan de masse (2) qui recouvre une face dudit substrat (1) et qui est en contact avec une partie métallique du véhicule automobile, telle que sa carrosserie ou sa carcasse, un micro-ruban (3) formant antenne qui s'étend sur l'autre face du substrat (1), une piste d'alimentation qui s'étend entre le micro-ruban (3) et un bord du substrat (1) et qui est reliée par l'intermédiaire de moyens de connexion (5) à câble coaxial à des moyens d'émission et/ou réception que comporte le véhicule. 2. Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion (5) comportent un connecteur coaxial qui est disposé sur le bord du substrat (1) et qui assure la connexion entre la piste d'alimentation et le câble coaxial. 3. Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de connexion (5) comportent des moyens qui assurent l'ajustement de l'impédance de sortie de l'antenne. 4. Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (1) et le micro-ruban (3) sont de formes générales rectangulaires, le micro- ruban (3) s'étendant de façon centrée dans la longueur dudit substrat (1). 5. Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (1) est en verre-epoxy. 6. Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est disposé à l'intérieur du véhicule, entre le pavillon du véhicule et le capitonnage de l'habitacle, la couche métallique qui constitue le plan de masse (2) de l'antenne étant en contact avec une surface métallique dudit pavillon. 7. Dispositif formant -antenne RF sur un véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est disposé sous le véhicule, la couche métallique qui constitue le plan de masse (2) de l'antenne étant en contact avec le châssis. 8. Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un radôme de protection en un matériau inerte radio-électriquement. 9 Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est disposé sur une portion du pavillon du véhicule en un matériau inerte radio-électriquement, le micro-ruban (3) étant directement en regard de ladite portion. 10. Dispositif formant antenne RF sur un véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est porté par la carrosserie du véhicule, à l'avant ou l'arrière de celui-ci.