Brevet FR2884358A1 — publié le 20061013

DISPOSITIF D'ANTENNE RADIOFREQUENCE A BOUCLES ORTHOGONALES. La présente invention concerne un dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales. Elle convient tout particulièrement à la réception radiofréquence en milieu confiné, et notamment dans les espaces limités principalement par des parois 10 métalliques, tels les habitacles de véhicules terrestres. D'une façon générale, on sait que pour obtenir ce résultat, la réponse technique actuelle consiste à utiliser des antennes de type monopôle, de type dipôle, de type patch, etc. et de manière plus générale des antennes type boucle. Ces antennes de réception sont notamment exploitées dans les dispositifs de télécommande radiofréquence, de système d'accès et de démarrage dits mains libres, d'alarmes sans fil, d'ouverture de portes de garage, de commande d'éclairage, de volets roulants, ainsi que dans les dispositifs de télémesures. A l'intérieur d'un habitacle d'un véhicule, compte tenu des réflexions multiples provoquées par la présence de nombreuses parois principalement métalliques, la réception radiofréquence peut être dégradée notamment due au fait que la polarisation de l'onde captée par l'antenne boucle ne correspondra pas obligatoirement à la polarisation correspondant à la sensibilité maximum de détection. Par voie de conséquence, la portée radiofréquence de l'émetteur autour de l'habitacle du véhicule s'en trouvera réduite en valeur moyenne, d'une part, et 30 en homogénéité, d'autre part, tout autour du véhicule. 2884358 2 L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose donc un dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales faisant intervenir au moins deux boucles constituées d'un conducteur électrique unique, chacune desdites boucles pouvant être de forme quelconque et situées dans leur plan respectif, lesdits plans contenant chacun une desdites boucles étant orthogonaux, les deux extrémités dudit conducteur électrique étant situées dans le plan de l'une des dites boucles. Avantageusement, la forme des susdites boucles pourra être circulaire, carrée, rectangulaire; les formes des susdites boucles pourront ne pas être identiques; ainsi l'une desdites boucles sera de forme circulaire, l'autre desdites boucles sera de forme rectangulaire. Par ailleurs, lesdits deux plans orthogonaux contenant chacun une desdites boucles pourront être situés d'une manière quelconque dans le repère orthonormé ; préférentiellement, l'une desdites boucles sera contenue dans un plan vertical; l'autre desdites boucles sera contenue dans un plan horizontal. Avantageusement, le conducteur électrique sera réalisé dans un matériau à faible résistivité ohmique, tel du cuivre, de l'aluminium ou de ses alliages, du nickel, de l'argent, ou d'une association de plusieurs métaux, telle du cuivre recouvert d'une couche d'or; la section du conducteur électrique pourra être avantageusement circulaire, carrée ou rectangulaire ou même quelconque. Par ailleurs, l'ensemble constitué desdites boucles pourra être enrobé dans un matériau diélectrique tel un PTFE, PET, PVC, ou autres, de manière à garantir une rigidité satisfaisante de l'ensemble. Bien entendu, les dimensions desdites boucles sont déterminées par la fréquence de l'onde électromagnétique; un compromis acceptable entre un 2884358 -3- dimensionnement le plus réduit possible et un niveau de détection le plus élevé possible. Avantageusement, le dispositif selon l'invention pourra être intégré dans un module situé en haut de la colonne de direction, ou dans un calculateur qui gère les capteurs et actionneurs de l'habitacle, ou à proximité de l'antenne basse fréquence en charge de la fonction démarrage; dans ce cas, le dispositif selon l'invention sera surmoulé avec ladite antenne basse fréquence, laquelle sera alimentée par l'intermédiaire de circuits haute impédance, de type circuits bouchons, à la fréquence de fonctionnement du dispositif. Dans ce type de configuration topologique, les circuits électroniques associés au dispositif selon l'invention permettront notamment de gérer les fonctions de type accès au véhicule, commandes mains libres, etc. Quant aux circuits électroniques associés à l'antenne basse fréquence, ils permettront notamment de gérer les fonctions de type autorisation de démarrage. Un mode d'exécution sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif selon l'invention, la figure 3 est une première vue en élévation du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une seconde vue en élévation du dispositif selon l'invention, la figure 5 est une vue en perspective du dispositif enrobé selon l'invention, et la figure 6 est un diagramme de portée d'émission radiofréquence 30 comparative dans le cas d'un habitacle de véhicule. 2884358 4 Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales selon l'invention est essentiellement constitué d'un conducteur électrique C formant une première boucle BH de forme carrée située dans un plan horizontal, une seconde boucle BV de forme circulaire située dans un plan vertical, une zone de transition ZT constituant la liaison entre lesdites boucles BH, BV, et une zone de connexion CO correspondant aux deux extrémités dudit conducteur électrique C, lesdites extrémités du conducteur électrique C étant situées dans un plan vertical perpendiculaire audit plan vertical contenant la seconde boucle BV. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales est schématiquement indiqué selon une vue de dessus. La susdite boucle BH est située dans le plan horizontal PH; la susdite boucle BV est située dans le plan vertical PV; les extrémités du susdit conducteur électrique C sont situées dans le plan vertical PV', lequel est orthogonal aux dits plans PH, PV. La boucle BH, de forme carrée, est constituée d'un premier brin d'extrémité 1 rectiligne situé dans le plan PV', d'un second brin 2 rectiligne perpendiculaire au plan PV, d'un troisième brin 3 rectiligne parallèle au plan PV, d'un quatrième brin 4 rectiligne perpendiculaire au plan PV et de longueur supérieure à celle dudit brin 2, d'un cinquième brin 5 rectiligne parallèle au plan PV et de longueur inférieure à celle dudit brin 3. La boucle BV, de forme circulaire et située dans le plan PV, est constituée 25 d'un brin 7 de forme circulaire, n'effectuant pas la totalité de la périphérie du cercle correspondant. Une première extrémité du brin 7 est prolongée d'un brin 6 situé dan un plan parallèle au plan PV' constituant la liaison électrique entre ladite boucles BH en prolongement du brin 5, et ladite boucle BV; la seconde extrémité du brin 7 est prolongée d'un brin 8 situé dans le plan PV', lequel est prolongé par un 2884358 -5- brin 9 rectiligne, parallèle au susdit brin 1 et constituant la seconde extrémité du conducteur électrique C. Ainsi, si la longueur d'onde de l'onde électromagnétique détectée par le dispositif selon l'invention, est nettement supérieure aux dimensions des différents brins cités précédemment, le courant induit par le champ électromagnétique est quasiment constant en parcourant les brins 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; la force électromotrice induite est captée entre les deux brins d'extrémités 1, 9; celle-ci est proportionnelle aux surfaces des boucles BH, BV et à l'amplitude du champ électrique E détecté. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales est schématiquement indiqué selon une première vue en élévation. La susdite boucle BH est située dans le plan horizontal PH; la susdite boucle BV est située dans le plan vertical PV; les extrémités du susdit conducteur électrique C sont situées dans le plan vertical PV', lequel est orthogonal aux dits plans PH, PV. La boucle BH est uniquement représentée par le brin 5; la boucle BV est représentée par le brin 7; la susdite zone de transition ZT est constituée des deux brins 6, 8; la susdite zone de connexion CO est uniquement représentée par le brin 9. La boucle BV, de centre O et de diamètre proche de la longueur des susdits brins 3, ou 4, est centrée sur un axe A horizontal; lequel axe A est situé dans un plan vertical PV", parallèle au plan PV' ; lequel plan PV" est situé du côté opposé à la boucle BH par rapport au plan PV'. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales est schématiquement indiqué selon une seconde vue en élévation. La susdite boucle BH est située dans le plan horizontal PH; la susdite boucle BV est située dans le plan vertical PV; les extrémités du susdit conducteur 2884358 -6- électrique C sont situées dans le plan vertical PV', lequel est orthogonal aux dits plans PH, PV. La boucle BH est uniquement représentée par le brin 2; la boucle BV est représentée par le brin 7; la susdite zone de transition ZT est uniquement représentée par le brin 8; la susdite zone de connexion CO est représentée par les brins 1, 9. Les susdits brins 6, 8, sont contenus respectivement dans un plan parallèle au plan PV' et dans le plan PV'. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, ces brins font un angle proche de 45 degrés par rapport au plan PV ou de 315 degrés par rapport au plan PH. Dans l'exemple représenté sur la figure 5, le dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales est schématiquement indiqué selon une vue en perspective. La susdite boucle BH est représentée par les brins 2, 3, 4, 5; la susdite boucle BV est représentée par le brin 7; la susdite zone de transition ZT est représentée par les brins 6, 8; la susdite zone de connexion est représentée par les brins 1, 9. Un cadre CA, situé dans le plan PH, est inscrit dans la boucle BH et constitue un élément de référence de rigidité ; lequel cadre CA est en liaison sur sa périphérie avec la susdite boucle BH par l'intermédiaire de pavés P1, P2, P3, P49 P5, P6É Les susdits pavés P1, P2, P3, P4, P5, P6, ainsi que le susdit cadre CA sont réalisés en matériau diélectrique, tel le PTFE, le PTE, le PVC, ou autres, et permettent de garantir ainsi une rigidité satisfaisante de l'ensemble du dispositif selon l'invention. Ainsi, le dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales favorise la réception des ondes électromagnétiques suivant deux polarisations, lesquelles polarisations, en fonction de la position respectives desdites boucles BH, BV, peuvent être respectivement horizontale et verticale. 2884358 7 En d'autres termes, pour une puissance d'émission donnée, dans un milieu confiné, et notamment dans des espaces limités principalement par des parois métalliques, tels les habitacles de véhicules terrestres, la puissance détectée par le récepteur radiofréquence en aval de ladite antenne à boucles orthogonales sera plus importante; de même, l'homogénéité de la portée radioélectrique de l'émetteur s'en trouve améliorée. Dans l'exemple représenté sur la figure 6, un diagramme de portée radioélectrique est indiqué sous une forme normalisée dans le cas d'une antenne conventionnelle et dans le cas d'une antenne selon l'invention. Le diagramme est constitué de cercles concentriques autour d'un centre O; l'incrément entre cercles est de 1 mètre. La représentation de la portée est limitée à 15 mètres mais du fait des dimensions de la salle de test (chambre an échoïque), la portée maximum sera limitée à 14 mètres. Au centre du diagramme, un véhicule VE est schématiquement représenté sous forme d'un rectangle dont la longueur est voisine de 4 mètres et la largeur est voisine de 2 mètres. Le diagramme de portée radioélectrique Dl dans le cas d'une antenne conventionnelle est très variable autour du centre O; la portée est proche de zéro à l'arrière du véhicule VE, proche de 2 mètres de part et d'autre du véhicule VE et proche de 10 mètres à l'avant du véhicule VE. Le diagramme de portée radioélectrique D2 dans le cas d'une antenne selon l'invention est quasiment homogène autour du centre O; la portée est supérieure à 8 mètres à l'arrière du véhicule VE, supérieure à 10 mètres de part et d'autre du véhicule VE et supérieure à 14 mètres à l'avant du véhicule VE. Le dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales peut être avantageusement exploité dans les applications automobiles; il peut être intégré dans un endroit quelconque de l'habitacle du véhicule, et notamment dans un module situé en haut de la colonne de direction, ou dans un 2884358 -8- calculateur qui gère les capteurs et actionneurs dudit habitacle, ou à proximité de l'antenne basse fréquence en charge de la fonction autorisant le démarrage; dans ce dernier cas, le dispositif selon l'invention peut être surmoulé avec ladite antenne basse fréquence. Dans le cas d'un association du dispositif d'antenne selon l'invention avec une antenne basse fréquence en charge de la fonction autorisant le démarrage, appelé communément, dispositif d'anti-démarrage codé, il est nécessaire de limiter le couplage entre le dispositif d'antenne radiofréquence de l'invention et le dispositif d'antenne basse fréquence, pour éviter des perturbations entre ces deux dispositifs. Pour ce faire, il est prévu de disposer des composants/circuits à forte impédance sur le circuit de l'antenne basse fréquence, par exemple, des circuits bouchons qui permettent d'éviter une résonance de l'antenne basse fréquence à la fréquence de travail de l'antenne radiofréquence, diminuant ainsi tout risque de perturbation entre les deux dispositifs d'antenne. De manière avantageuse, une des deux boucles du dispositif d'antenne selon l'invention pourra être surmoulé avec l'antenne basse fréquence du dispositif d'anti-démarrage permettant ainsi un gain de place au niveau du haut de colonne de direction. -9-Revendications 1. Dispositif d'antenne radiofréquence à boucles orthogonales, destiné à la réception d'ondes électromagnétiques caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux boucles (BH, BV) constituées d'un conducteur électrique unique (C), chacune desdites boucles (BH, BV) pouvant être de forme quelconque et situées dans leur plan respectif, lesdits plans contenant chacun une desdites boucles (BH, BV) étant orthogonaux, les deux extrémités (1, 9) dudit conducteur électrique (C) étant situées dans le plan de l'une des dites boucles. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme des susdites boucles (BH, BV) est circulaire ou carrée ou rectangulaire. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme des 15 susdites boucles n'est pas identique. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une desdites boucles est contenue dans un plan vertical (PV) et l'autre desdites boucles est contenue dans un plan horizontal (PH). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle de forme circulaire (BV) est située dans le plan vertical (PV) et la boucle de forme rectangulaire (BH) est située dans le plan horizontal (PH). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur électrique (C) est réalisé dans un matériau à faible résistivité ohmique, tel du cuivre, de l'aluminium ou de ses alliages, du nickel, de l'argent, ou d'une association de plusieurs métaux, telle du cuivre recouvert d'une couche d'or. 2884358 -10- 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la section du conducteur électrique (C) est circulaire, carrée, rectangulaire ou quelconque. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble 5 constitué desdites boucles (BH, BV) est enrobé dans un matériau diélectrique tel un PTFE, PET, PVC, ou autres. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est adapté aux applications automobiles dans un endroit quelconque de l'habitacle du 10 véhicule automobile. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est situé en haut de la colonne de direction, ou dans un calculateur qui gère les capteurs et actionneurs dudit habitacle, ou à proximité de l'antenne basse fréquence en charge de la fonction autorisant le démarrage. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est surmoulé avec ladite antenne basse fréquence. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'alimentation de ladite antenne basse fréquence est réalisée par l'intermédiaire de circuits à haute impédance, de type circuits bouchons, à la fréquence de fonctionnement dudit dispositif