Brevet FR2878053A1 — publié le 20060519

La présente invention concerne les étiquettes électroniques communiquant à distance avec un lecteur émettant un champ électromagnétique et concerne en particulier un ensemble d'objets munis d'étiquettes électroniques optimisé pour l'empilement. L'étiquette électronique appelée aussi élément d'identification par radiofréquence (RFID), est utilisée pour reconnaître ou identifier à plus ou moins grande distance et dans un minimum de temps, un objet, un animal ou une personne porteuse d'une étiquette capable d'émettre des données en utilisant des ondes radio. Il existe, par exemple, la carte à puce sans contact, les systèmes de péage d'autoroute sans arrêt, les contrôles d'accès de parking, etc. L'étiquette électronique se compose principalement d'un circuit intégré contenant un dispositif électronique d'identification dans lequel sont conservées en mémoire les données faisant partie de l'application considérée et d'une antenne connectée au circuit intégré. L'étiquette peut être un élément passif ou actif et, dans ce dernier cas, elle est alimentée par une pile. La lecture des informations contenues dans la puce se fait au moyen d'un lecteur qui transmet des signaux électromagnétiques à une fréquence donnée vers l'étiquette et lorsque l'étiquette est un élément passif, le lecteur lui fournit son énergie permettant à l'élément RFID de transmettre en retour le contenu de la mémoire tel que le numéro d'identification. Un dialogue s'établit selon un protocole de communication prédéfini et un certain nombre de données sont ainsi échangées entre l'étiquette et le lecteur. Pour les élément RFID passifs, l'établissement des communications entre l'étiquette et le lecteur ne se fait pas sans un minimum d'énergie. La qualité et la quantité d'énergie transférée dépend d'un certain nombre de critères tels que les fréquences de fonctionnement de l'émetteur récepteur et de l'étiquette, la distance entre les antennes, etc. L'étiquette, considérée comme un circuit résonnant est accordée à une fréquence nominale donnée pour qu'il existe une communication optimum entre elle et l'antenne du lecteur lorsque l'étiquette se trouve seule dans le champ émis par le lecteur. Or, si plusieurs étiquettes sont présentes simultanément dans le champ du lecteur, un phénomène de couplage mutuel entre les antennes des étiquettes s'établit et qui tend à désaccorder les antennes à une fréquence différente de la fréquence nominale, ce qui diminue le transfert d'énergie entre l'étiquette et le lecteur. Si le nombre d'antennes à proximité est important et selon la distance entre deux étiquettes, il peut y avoir couplage électromagnétique entre deux antennes. Dans ce cas, l'accord de l'antenne d'une étiquette peut être altérée au point que l'étiquette n'est plus détectée par le lecteur et qu'aucune information n'est échangée entre les deux. Ce problème de détection existe en particulier lorsque les échanges de données entre l'étiquette et le lecteur se font en mode UHF dans des plages de fréquence de 860-960 MHz et 2,45 GHz lorsque les étiquettes sont les unes derrière les autres. En effet, les transmissions en mode UHF autorisent des échanges à grande distance de l'ordre de 50 cm à 1m ou plusieurs mètres puisque la quantité d'énergie nécessaire à l'échange d'informations entre l'étiquette et le lecteur est très petite. De ce fait, le lecteur se trouve distant de 50 cm ou plus des étiquettes et le nombre d'étiquettes à détecter dans le champ peut être très important. Le problème de détection des étiquettes est amplifié lorsque les étiquettes sont disposées de façon à se superposer et lorsqu'elles sont très proches les unes des autres. Ce cas peut se présenter lorsque les étiquettes sont apposées sur des objets à identifier de faible épaisseur. Le champ rayonné par une étiquette influence le champ rayonné par celles situées à proximité et ce, d'autant plus si les champs rayonnés de chaque étiquette se superposent. L'espacement minimal entre les étiquettes pour lequel le taux de détection est de 100% dépend notamment de la taille de l'antenne et par conséquent de la taille de l'étiquette. Pour pallier le problème de détection décrit précédemment, la première solution consiste à réduire la distance entre les étiquettes et le lecteur afin d'augmenter la quantité d'énergie parvenant à chaque étiquette jusqu'à ce que 100% des étiquettes soient détectées. Cette solution fait perdre l'intérêt des transmissions en mode Ultra Haute- Fréquence (UHF) qui permettent des échanges à longue distance et n'est pas toujours réalisable. Il existe également des solutions qui consistent à inclure dans le circuit intégré de l'étiquette une fonction capable de désactiver physiquement l'étiquette une fois qu'elle a achevé d'échanger des informations avec le lecteur. L'étiquette est ainsi " éteinte " même si elle se trouve encore dans le champ émis par le lecteur. Dans ce cas, le circuit intégré de l'étiquette comprend également une fonction logique qui permet la réactivation physique de l'étiquette après un certain temps de façon à ce que l'étiquette soit de nouveau prête à échanger des informations avec le lecteur. L'inconvénient de cette dernière solution réside dans le fait qu'elle rend complexe le circuit logique des circuits intégrés des étiquettes, ce qui alourdit notamment le coût de revient de celles-ci. C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir un moyen pour améliorer la détection d'un ensemble d'étiquettes électroniques de type RFID fonctionnant en mode UHF apposées sur des objets situés côte à côte et donc très proches les unes des autres et en particulier lorsqu'elles sont disposées de façon à former un ensemble d'étiquettes superposées. Un autre but de l'invention est de fournir un moyen pour améliorer la détection d'un ensemble d'étiquettes électroniques de type RFID fonctionnant en mode UHF apposées sur des objets situés côte à côte et donc très proches les unes des autres sans ajouter de fonctions logiques dans la puce. L'objet de l'invention est donc un ensemble d'objets placés côte à côte dans lequel une étiquette électronique sans contact fonctionnant en mode UHF est apposée sur chacun des objets, chaque étiquette comprenant une antenne et une puce connectées ensemble, l'épaisseur des objets étant telle que la distance entre deux étiquettes est inférieure à la distance minimale nécessaire pour qu'il n'y ait pas de couplage électromagnétique entre les deux étiquettes. Les étiquettes sont de différent types ou placées différemment sur les objets de manière à ce que la probabilité pour que le dessin de l'antenne d'une première étiquette choisie au hasard parmi la pluralité d'objets, projeté sur une deuxième étiquette située immédiatement à côté de la première se superpose avec le dessin de l'antenne de la deuxième étiquette soit inférieure à 1/p, p étant supérieur ou égal à 2. Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels: La figure 1 représente une pluralité d'étiquettes disposées les unes derrière les autres dans le champ d'un lecteur, La figure 2 représente un premier mode de réalisation de l'invention, La figure 3 représente un second mode de réalisation de l'invention, La figure 4 représente un sous-ensemble d'étiquettes différentes par la forme de leur antenne, La figure 5 représente un troisième mode de réalisation de l'invention. Selon la figure 1, pour élaborer, stocker et traiter les informations, chaque étiquette électronique 101 à 10m est munie d'une puce 13 comportant une zone mémoire et un microprocesseur qui est reliée à une antenne 12 de type antenne dipôle. L'antenne et la puce se trouvent généralement sur un support plan neutre de type papier ou plastique. Le format de l'étiquette peut être un format standard de type carte à puce ou tout autre format. L'échange d'informations entre une étiquette électronique de type RFID et le dispositif de lecture associé 20 s'effectue par communication à distance entre l'antenne de l'étiquette électronique et une deuxième antenne située dans le lecteur travaillant en mode UHF dans des plages de fréquences de 860-960 MHz et 2,45 GHz. Les échanges de données se faisant à très haute fréquence, les distances de lecture sont de l'ordre de 50cm à lm ou plusieurs mètres. Sur la figure 1, un ensemble de m étiquettes 101 à 10m sont disposées les unes derrière les autres de façon à former un empilement d'étiquettes parallèles entre elles ou sensiblement parallèles et séparées entre elles d'une certaine distance. Les m étiquettes sont apposées sur des objets identiques ou similaires situés côte à côte (non représentés sur les figures) tels que des livres ou des brochures serrés sur une étagère ou des vêtements pendus sur un portique. L'épaisseur des objets est telle que la distance entre deux étiquettes est inférieure à la distance minimale nécessaire pour qu'il n'y ait pas de couplage électromagnétique entre les deux étiquettes. Cette distance minimale dépend d'un certain nombre de paramètres tels que la taille de l'antenne et est de l'ordre de 5 cm pour les étiquettes de format standard type carte de crédit. Donc, la distance entre les étiquettes est de l'ordre de quelques millimètres à quelques centimètres. La détection se fait grâce au lecteur 20, situé à une distance de 40 cm ou plus des étiquettes. En général, ce sont les étiquettes qui se déplacent ensemble parallèlement au lecteur afin de rentrer dans le champ émis 30 par celui- ci. La présente invention s'applique avantageusement au cas où les étiquettes sont parallèles entre elles. Cependant, dans la pratique, et en particulier lorsque les étiquettes sont apposées sur des objets tels que des vêtements, bien que dans leur ensemble les étiquettes sont alignées dans la même direction, elles ne sont pas exactement parallèles deux à deux. C'est pourquoi, l'invention s'applique aussi pour des étiquettes sensiblement parallèles. Selon un premier mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 2, les étiquettes sont toujours les unes derrière les autres parallèles ou sensiblement parallèles entre elles, mais elles sont placées en quinconce. Une première étiquette 10n prise au hasard parmi la pluralité d'objets est légèrement décalée par rapport à l'étiquette 10n+1 située immédiatement avant. Le décalage des étiquettes doit être supérieure à 10% de la largeur de l'étiquette et de préférence égal à 50%. Ainsi toutes les étiquettes sont décalées les unes par rapport aux autres de façon à ne pas se superposer deux à deux ou, en d'autres termes, ne pas être vues comme une seule étiquette à partir du lecteur. La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention. Il s'agit d'une pluralité d'objets côte à côte sur lesquels sont disposées les étiquettes 101 à 10m et dont l'orientation est différente d'une étiquette à l'autre. Une première étiquette 10n prise au hasard parmi la pluralité d'objets est orientée d'un angle a par rapport à l'étiquette 10n_1 située immédiatement à côté, a étant un angle compris entre 10 et 180 et de préférence égal à 90 . Les étiquettes peuvent ainsi être disposées selon plusieurs orientations différentes telles que 0 , 45 et 90 ou selon 2 orientations telles que 0 et 90 comme illustré sur la figure ou 0 et 180 . Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, les étiquettes 101 à 10m sont constituées d'un ou plusieurs sous-ensembles d'étiquettes. Chaque sous- ensemble est identique et constitué de p étiquettes différentes par la forme de leur antenne, p étant supérieur ou égal à 2. A titre d'exemple illustré sur la figure 4, 8 formes d'antenne différentes sont proposées par les étiquettes 1 à 8. Ainsi, les étiquettes disposées les unes derrière les autres de façon à former un empilement tel qu'illustré sur la figure 5 sont disposées de façon à ce que les sous-ensembles formés de 8 étiquettes différentes 1 à 8 se suivent. Ainsi, selon les trois modes de réalisation illustrés par les figures 2 à 5, le dessin de l'antenne de la première étiquette 10n, projeté sur l'étiquette 10n+1 ou sur le plan de l'étiquette 10n+1, ne se superpose pas au dessin de l'antenne de l'étiquette lOn+1 et ce, même si les deux étiquettes sont parallèles. On entend par projection du dessin de l'antenne d'une première étiquette sur une seconde étiquette la projection du dessin de l'antenne selon une direction perpendiculaire à une des étiquettes et de préférence perpendiculairement à la première étiquette. Le champ rayonné par l'étiquette 10n+1 ne recouvre pas ainsi le champ rayonné par la première étiquette 10n. Lorsqu'il s'agit de deux étiquette identiques, il est évident que les champs rayonnés peuvent se recouvrir même si les dessins d'antenne ne se superposent pas exactement. On admet ainsi qu'il y a superposition des dessins des antennes projetés deux à deux avec une certaine tolérance de décalage de l'ordre de 10% de la dimension concernée de l'étiquette. Par exemple, sur une étiquette au format 54 mm x 86 mm comprenant une antenne dipôle dans la longueur de type 1 telle qu'illustrée sur la figure 4, deux étiquettes côte à côte et de même type décalées suivant la largeur de 5 mm sont considérées comme superposées au sens de l'invention. De cette façon, pour une pluralité d'objets disposés côte à côte sur lesquels sont apposées des étiquettes selon le premier, second ou troisième mode de réalisation, l'espacement minimal pour lequel le taux de détection est de 100% est réduit par rapport à une pluralité d'objets disposés côte à côte sur lesquels sont apposées des étiquettes de la façon illustrée sur la figure 1. La détection des étiquettes empilées selon les modes de réalisation décrits précédemment est donc améliorée. Les étiquettes sont fabriquées en général selon un mode continu sous forme de bandes de grande longueur. La fabrication est réalisée en plusieurs étapes qui correspondent chacune à un passage de la bande dans une machine. L'étape de réalisation de l'antenne consiste à sérigraphier de l'encre conductrice sur le support d'antenne selon une forme prédéfinie par un masque. Chaque masque comporte plusieurs rangées d'antenne. Pour la réalisation d'étiquettes différentes dans la forme de leur antenne comme décrit précédemment dans le troisième mode de réalisation de l'invention, il suffit de réaliser un masque comportant à chaque rangée des antennes de forme différentes. La bande d'étiquettes produites comprend ainsi plusieurs sous-ensembles de p étiquettes de différents types par la forme de leur antenne, p étant supérieur ou égal à deux. L'emplacement de la puce est de préférence situé au même endroit sur chaque étiquette quelle que soit la forme de l'antenne afin que la distance entre les puces soit toujours la même et ce, afin de ne pas modifier l'étape du report de puce par rapport au procédé traditionnel de production d'étiquettes identiques en continu. Cependant, l'emplacement des puces sur les étiquettes n'étant pas une caractéristique limitative de l'invention, il est possible d'imaginer un autre procédé de fabrication permettant le report des puces à un emplacement différent sur chaque étiquette d'un ensemble de n étiquettes. Le troisième mode de réalisation de l'invention est particulièrement avantageux par rapport aux autres modes de réalisation décrits lorsque les objets à identifier sont de petite taille de sorte qu'une seule position de l'étiquette est possible. Dans la pratique, les étiquettes une fois placées selon les modes de réalisation précédemment décrits sur les objets à identifier peuvent être déplacées et mélangées. Ainsi, il peut arriver qu'une étiquette soit placée de la même manière et donc dans la même position que celle située immédiatement à côté ou qu'elle soit du même type donc identique à celle-ci. Dans ce cas, si p est le nombre de façons de placer les étiquettes ou le nombre de types différents d'étiquettes, alors la probabilité pour que le dessin de l'antenne d'une première étiquette projeté sur une deuxième étiquette située immédiatement à côté de la première se superpose avec le dessin de l'antenne de la deuxième étiquette est égal à 1/p. Selon le premier mode de réalisation de l'invention où les étiquettes sont disposées en quinconce, les étiquettes sont disposées selon deux positions décalées l'une par rapport à l'autre. Lorsque la pluralité d'objets sur lesquels sont apposées les étiquettes disposées ainsi est mélangée, la probabilité pour que le dessin de l'antenne d'une première étiquette projeté sur une deuxième étiquette située immédiatement à côté de la première se superpose avec le dessin de l'antenne de la deuxième étiquette est égal à %. De même pour le second mode de réalisation de l'invention où les étiquettes sont disposées selon deux orientations différentes. Selon ce même mode de réalisation de l'invention, si les étiquettes sont disposées selon 3 orientations, la probabilité est égale à 1/3. Selon le troisième mode de réalisation, les étiquettes apposées sur la pluralité d'objets sont de p types différents, p étant supérieur ou égal à 2 et, dans ce cas, p est égal à 8. La probabilité pour que le dessin de l'antenne d'une première étiquette projeté sur une deuxième étiquette située immédiatement à côté de la première se superpose avec le dessin de l'antenne de la deuxième étiquette est égal à 1/8. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'étiquettes électroniques (101 à 10m) sans contact dans lequel chaque étiquette est apposée sur un objet à identifier et comprend une antenne (12) et une puce (13) connectées ensemble, caractérisé en ce que l'ensemble des étiquettes comporte un ou plusieurs sous-ensembles identiques d'étiquettes, chacun desdits sous-ensembles étant constitué de p étiquettes différentes par la forme de leur antenne, p étant supérieur ou égal à 2 de manière à ce que la probabilité pour que le dessin de l'antenne d'une première étiquette (10,) choisie au hasard parmi la pluralité d'étiquettes apposées sur les objets, projeté sur une deuxième étiquette (10n+1) située immédiatement à côté de la première se superpose avec le dessin de l'antenne de la deuxième étiquette soit inférieure à 1/p, p étant supérieur ou égal à 2. 2. Ensemble d'étiquettes selon la revendication 1 dans lequel l'épaisseur des objets est telle que la distance entre deux étiquettes est inférieure à la distance minimale nécessaire pour qu'il n'y ait pas de couplage électromagnétique entre les deux étiquettes. 3. Ensemble d'étiquettes selon la revendication 1 ou 25 2, dans lequel lesdites étiquettes sont disposées selon deux positions décalées l'une par rapport à l'autre. 4. Ensemble d'étiquettes selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdites étiquettes sont disposées en quinconce, c'est à dire qu'une étiquette est décalée par rapport à l'étiquette située immédiatement à côté. 5. Ensemble d'étiquettes selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdites étiquettes sont disposées selon 35 plusieurs orientations différentes. 6. Ensemble d'étiquettes selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite première étiquette est orientée à 90 par rapport à l'étiquette située immédiatement à côté. 7. Ensemble d'étiquettes selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite première étiquette est orientée à 1800 par rapport à l'étiquette située immédiatement à côté. 8. Ensemble d'étiquettes selon l'un des revendications précédentes dans lequel les étiquettes (101 à 10m) fonctionnent en mode UHF. 9. Ensemble d'objets placés côte à côte dans lequel 15 sur chaque objet est apposée une étiquette électronique (101 à 10m) selon l'une des revendications précédentes. 10. Procédé de fabrication d'un ensemble d'étiquettes électroniques comprenant une antenne (12) et une puce (13) connectées ensemble, l'ensemble des étiquettes produites comprenant plusieurs sous-ensembles de p étiquettes de différents type par la forme de leur antenne, p étant supérieur ou égal à deux, l'ensemble des étiquettes étant produites en continu de façon à ce que la probabilité pour que le dessin de l'antenne d'une première étiquette (10 ) choisie au hasard parmi l'ensemble des étiquettes, projeté sur une deuxième étiquette (10nÉ1) située immédiatement à côté de la première se superpose avec le dessin de l'antenne de la deuxième étiquette soit inférieure à 1/p, p étant supérieur ou égal à 2.