Brevet FR2785419A1 — publié le 20000505

La présente invention a pour objet un dispositif de lecture et d'écriture pour des cartes à mémoire du type sans contact. Les cartes sans contact, comme le montre la figure 1 annexée, sont des cartes constituées par un corps en matériau plastique 10 dans lequel est réalisée une antenne 12 constituée par une ou plusieurs spires raccordées à une pastille semi-conductrice 14 dans laquelle sont réalisés les circuits intégrés du module électronique de la carte. De telles cartes sont utilisées avec des dispositifs de lecture et d'écriture qui réalisent un couplage électromagnétique avec l'antenne 12 de la carte grâce à la présence d'une bobine électromagnétique en regard de laquelle doit passer la carte. Pour écrire des informations dans la carte, le champ électromagnétique crée par le lecteur fournit l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de la pastille 14 de la carte et il est de plus modulé et codé pour transmettre l'information. Pour lire une information dans la carte, l'information élaborée par le module 14 modifie l'impédance de l'antenne 12 et cette modification d'impédance est détectée à nouveau par le champ électromagnétique crée par la bobine du dispositif de lecture/écriture. Dans le cas où on veut réaliser une lecture de la carte à la volée, c'est-à-dire lorsque le dialogue doit s'établir entre la carte et le lecteur sans que cette carte soit directement appliquée contre le lecteur, il faut que la carte puisse tre maintenue à une certaine distance de la bobine tout en assurant un fonctionnement correct de l'ensemble lecteur-carte. On comprend que, dans ce cas, il faut que la bobine du lecteur crée un champ électromagnétique d'une intensité suffisante pour réaliser ce couplage à une certaine distance. Or, on comprend que le champ électromagnétique, pour des raisons de sécurité pour le corps humain, doit rester limité à une certaine valeur. Plus précisément, dans le cas de cartes sans contact avec lecture à la volée du type ISO 14443, des règlements administratifs internationaux fixent une valeur maximale de champ électromagnétique admissible. Or, ces valeurs maximales limitent la distance qui peut exister entre la bobine du lecteur et la carte pour avoir un échange d'information correct. Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de lecture/écriture pour cartes sans contact permettant une lecture à la volée qui autorise une distance relativement importante de l'ordre de 10 cm par exemple entre la carte et le lecteur tout en ne mettant en oeuvre qu'un champ électromagnétique d'intensité compatible avec les règlements administratifs. Pour atteindre ce but selon l'invention, le dispositif de lecture/écriture pour une carte à mémoire comprenant un corps de carte muni de circuits électroniques raccordés à des moyens formant antenne, se caractérise en ce qu'il comprend un bâti présentant une première portion de bâti et une deuxième portion de bâti, les deux portions de bâti étant parallèles entre elles et définissant entre elles un espace apte à laisser le passage pour une carte et deux bobines sensiblement identiques formant antenne, chaque bobine étant solidaire d'une des portions de bâti de telle façon que les plans des bobines soient parallèles entre eux et que les bobines soient en regard l'une de l'autre, le rayon équivalent R de chaque bobine étant sensiblement égal à la distance H qui sépare les plans des deux bobines ; et des moyens pour appliquer un mme courant aux deux bobines et pour recevoir le signal recueilli par lesdites bobines. On comprend que, grâce à la présence des deux bobines et à la disposition particulière de ces deux bobines en fonction de leur dimension, ces deux bobines sont en position de HelmHoltz. Comme cela est connu, ces deux bobines créent entre elles un champ électromagnétique sensiblement constant. En outre, ce champ électromagnétique local est très inférieur comme on l'expliquera ultérieurement au champ magnétique qui aurait été nécessaire dans le cas d'un lecteur de type standard pour que la distance de lecture soit effectivement égale à la valeur H prévue dans la revendication 1. De préférence, le bâti a en section droite la forme d'un U, les première et deuxième portions du bâti correspondant aux branches du U, ces branches étant sensiblement séparées par la distance H. On comprend que, selon ce mode de réalisation, les deux portions de bâti en regard constituent une délimitation du volume dans lequel l'utilisateur peut déplacer sa carte pour faire lire celle-ci par le lecteur. De préférence également, le diamètre équivalent D des deux bobines du lecteur est compris entre 3 et 12 cm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles : -la figure 1 déjà décrite montre de façon simplifiée la structure d'une carte à mémoire sans contact ; -la figure 2 est une vue en coupe horizontale schématique d'un dispositif de lecture/écriture selon l'invention ; -la figure 3 est une vue simplifiée en perspective du dispositif de lecture/écriture de la figure 2 montrant la partie de couplage entre le lecteur et la carte ; et -la figure 4 est un diagramme montrant les champs électromagnétiques crées dans le volume limité par les deux bobines du lecteur. En se référant maintenant aux figures 2 et 3, on va décrire un mode préféré de réalisation du dispositif de lecture/écriture. Ce dispositif est constitué essentiellement par une partie de couplage électromagnétique 18 et par un ensemble de circuits électroniques 20. La partie 18 de couplage électromagnétique est constituée par un bâti 20 dont la section droite par un plan horizontal a la forme générale d'un U. Les branches 22 et 24 du U sont parallèles entre elles et définissent ainsi une fente 26 dans laquelle on peut faire passer la carte sans contact. Les deux portions de bâti 22 et 24 sont raccordées par une troisième portion 28. Chaque aile 22 et 24 du bâti comporte une bobine électromagnétique 30 et 32 dont les plans X et X'sont parallèles entre eux. Ces deux bobines ont un nombre de spires convenable et présentent un rayon équivalent R. La portion de raccordement 28 est définie de telle manière que la distance H entre les plans X et X'des bobines soit sensiblement égal au rayon équivalent des bobines 30 et 32. Les bobines 30 et 32 qui sont identiques sont raccordées aux circuits électriques et électroniques 20 du dispositif de lecteur/écriture. Ces circuits 20 permettent d'une part d'appliquer des mmes courants dans les deux bobines 30 et 32 et de recueillir les signaux électriques reçus par les bobines 30 et 32 lorsque la carte émet une information. Bien entendu, pour transmettre une information, les deux courants I appliqués aux bobines sont modulés. On comprend que, grâce au fait que les deux bobines 30 et 32 sont sensiblement identiques et présentent chacune un rayon équivalent R sensiblement égal à la distance H qui sépare leurs plans, ces bobines sont dans des conditions de HelmHoltz. Cela signifie que sensiblement tout point du volume interne 26 limité par les deux ailes 22 et 24 du bâti du dispositif de lecture/écriture, le champ électromagnétique est sensiblement uniforme lorsque les courants appliqués aux bobines sont les mmes. Sur la figure 4, on a représenté l'intensité B du champ électromagnétique en fonction de la distance d par rapport au centre de la bobine 30 par exemple selon 1'axe commun aux deux bobines.. On voit que la somme des deux champs électromagnétiques B 1 et B2 permet d'obtenir un champ électromagnétique B3 résultant dont l'intensité est sensiblement constante. Il est important de noter que, grace aux dispositions de l'invention, pour obtenir un champ électromagnétique d'intensité par exemple 3,4.105A/m grâce à la présence des deux bobines, il suffit de faire circuler dans ces bobines une intensité de 1 A. Dans le cas où la distance H entre les deux bobines est de l'ordre de 10 cm, ce qui permet une grande latitude pour l'utilisateur quant au déplacement de sa carte dans le lecteur, il aurait fallu un courant de 3,82 A, ce qui correspondrait à un champ électromagnétique de 9,62.10-5 A/m à une distance sensiblement nulle des bobines, soit presque trois fois le niveau maximal atteint avec les deux bobines 30 et 32 occupant des positions conformes à l'invention. On comprend qu'il est ainsi possible de donner une grande latitude de positionnement de la carte, par exemple 10 cm par rapport aux bobines du lecteur du dispositif de lecture/écriture, tout en limitant le champ électromagnétique à une valeur restant dans le cadre des réglementations administratives en vigueur. On comprend également que la présence des deux ailes du bâti qui définit ainsi une fente de largeur significative pour le passage de la carte sans contact limite par sa forme mme les possibilités de pénétration de la main de l'utilisateur entre les bobines et donc d'exposition au champ électromagnétique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de lecture/écriture pour une carte à mémoire comprenant un corps de carte muni de circuits électroniques raccordés à des moyens formant antenne, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti présentant une première portion de bâti et une deuxième portion de bâti, les deux portions de bâti étant parallèles entre elles et définissant entre elles une fente apte à laisser le passage pour une carte et deux bobines sensiblement identiques formant antenne, chaque bobine étant solidaire d'une des portions de bâti, de telle façon que les plans des bobines soient parallèles entre eux et que les bobines soient en regard l'une de l'autre, le rayon équivalent R de chaque bobine étant sensiblement égal à la distance H qui sépare les plans des deux bobines ; et des moyens pour appliquer un mme courant aux deux bobines et pour recevoir le signal recueilli par lesdites bobines. 2. Dispositif de lecture/écriture selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bâti a, en section droite, la forme d'un U, les première et deuxième portions de bâti correspondant aux branches du U. 3. Dispositif de lecture/écriture selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le rayon R est compris entre 3 et 12 cm.