Brevet FR3022696A1 — publié le 20151225

B13436 - 14-GR1-0142 1 CONNECTEUR POUR GUIDE D'ONDES PLASTIQUE Domaine La présente description concerne, de façon générale, l'industrie électronique et, plus particulièrement, les systèmes communiquant par des guides d'ondes en plastique. La présente description concerne plus précisément le raccordement d'une extrémité d'un guide d'onde plastique à un circuit électronique. État de l'art antérieur On connaît depuis longtemps les systèmes de transmission par fibres optiques qui utilisent, côté circuit émetteur, une diode d'émission et, côté récepteur, une diode de réception, ces diodes étant raccordées aux circuits électroniques exploitant la transmission. Plus récemment, on a vu apparaître des guides d'ondes en plastique qui autorisent des débits élevés (plusieurs Gigabits par seconde) et dont la fabrication est plus simple et moins onéreuse que celle des fibres optiques. Ils sont en outre d'une mise en oeuvre plus simple. Résumé Un mode de réalisation selon un premier aspect vise à 20 proposer une solution pour connecter un guide d'onde plastique à un circuit électronique. 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 2 Un autre mode de réalisation vise à proposer une solution compatible avec des systèmes de connexion usuels. Un mode de réalisation d'un second aspect vise à proposer un dispositif d'émission sur un guide d'onde plastique 5 ou de réception depuis un tel guide d'onde. Un autre mode de réalisation vise une solution particulièrement simple et adaptée à de multiples applications. Ainsi, un mode de réalisation prévoit un connecteur pour guide d'onde plastique, comportant une antenne radio- 10 fréquence. Un mode de réalisation prévoit un dispositif de connexion comportant : un premier connecteur portant un guide d'onde plastique ; et 15 un deuxième connecteur dont une paroi porte l'antenne radiofréquence. Selon un mode de réalisation, le premier connecteur est conformé de sorte qu'une extrémité libre du guide d'onde plastique soit, lorsque les deux connecteurs sont assemblés, en 20 regard de l'antenne. Selon un mode de réalisation, le deuxième connecteur est destiné à être monté mécaniquement sur un dispositif électronique, une borne de l'antenne étant raccordée électriquement à un circuit de génération et/ou d'interprétation 25 de signaux. Selon un mode de réalisation, le premier connecteur est un connecteur mâle et le deuxième connecteur est un connecteur femelle. Selon un mode de réalisation, une lentille 30 électromagnétique est portée par un des connecteurs. Selon un mode de réalisation, le facteur de forme du guide d'onde est millimétrique. Selon un mode de réalisation, les connecteurs sont des connecteurs prévus pour une connexion électrique, dépourvus 35 d'éléments conducteurs. 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 3 Selon un mode de réalisation, une face arrière d'un des connecteurs est ouverte. Selon un mode de réalisation, un premier connecteur porte le guide d'onde plastique et un deuxième connecteur est 5 fixé mécaniquement à un dispositif électronique. Selon un mode de réalisation, l'extrémité arrière du deuxième connecteur est ouverte en regard d'une antenne d'émission et/ou de réception radiofréquence, portée par le dispositif électronique. 10 Selon un mode de réalisation, le dispositif est choisi parmi des dispositifs de type USB, HDMI, jack, RCA. Un mode de réalisation prévoit un système de transmission par guide d'onde plastique comportant : une carte électronique pourvue de circuits de 15 génération et/ou d'interprétation de signaux radiofréquence ; et au moins un connecteur d'un dispositif de connexion. Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes 20 de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une représentation très schématique d'un exemple de système de transmission sur guide d'onde plastique du type auquel s'appliquent les modes de réalisation 25 qui vont être décrits ; la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un mode de réalisation d'un système de connexion d'un guide d'onde plastique à un circuit électronique ; la figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode de 30 réalisation d'un système de connexion d'un guide d'onde plastique ; la figure 4 représente un mode de réalisation d'un dispositif d'émission par guide d'onde plastique et de réception sur guide d'onde plastique ; et 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 4 les figures 5A et 5B sont des vues respectivement en perspective et de dessus d'un mode de réalisation d'un dispositif d'émission-réception par guide d'onde plastique. Description détaillée 5 De mêmes éléments ont été détaillés par de mêmes références sur différentes figures. Par soucis de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, la génération des signaux à transmettre via le 10 guide d'onde plastique n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les techniques usuelles de génération de tels signaux. De même, côté réception, l'exploitation des signaux reçus depuis un guide d'onde plastique n'a pas non plus été détaillée, les modes de 15 réalisation décrits étant, là encore, compatibles avec les solutions usuelles. La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de système de transmission d'informations entre deux dispositifs 12 et 14 en utilisant un guide d'onde en matière 20 plastique 2 Cette technologie consiste à générer, à l'aide d'une antenne 32 d'un dispositif émetteur (par exemple le dispositif 12), un signal radiofréquence vers une extrémité 22 du guide d'onde plastique 2. À l'autre extrémité 24 du guide d'onde 2, 25 une antenne 34, associée au dispositif 14, est placée face à cette extrémité pour capter le signal radiofréquence qui a été véhiculé par le guide 2. Selon les applications, on peut utiliser des antennes d'émission et de réception dédiées ou chaque antenne 32, 34 de chaque dispositif 12, 14, sert à la 30 fois d'antenne d'émission et de réception. Pour la réalisation pratique d'un guide d'onde plastique 2 et des circuits d'émission et de réception qui équipent les dispositifs 12 et 14, on pourra s'inspirer, par exemple, des solutions exposées dans les articles : 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 5 "A 12.5+12.5 Gb/s Full-Duplex Plastic Waveguide Interconnecta, de Fukuda et al., paru dans IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 46, N° 12 décembre 2011 ; et "A plastic waveguide receiver in 40nm CMOS with on-5 chip bondwire antenna", de Tytgat et al., paru dans "The Proceeding of the 39th IEEE European Solid-State Circuits Conference", Bucharest, 16-20 September 2013. Pour une application industrielle de tels guides d'ondes plastique, se pose, entre autres, le problème de la 10 connexion de ces guides d'ondes aux circuits électroniques. La figure 2 est une représentation en perspective schématique d'un mode de réalisation d'un système de connexion d'un guide d'onde plastique. Dans cet exemple, on suppose une carte électronique 1 faisant partie du dispositif 15 d'émission/réception 12 ou 14. Cette carte 1 porte un ou plusieurs circuits 16 de génération de signaux radiofréquences appliqués à une antenne 3. Dans l'exemple de la figure 2, l'antenne 3 est une antenne plane déposée sur la carte 1. L'antenne 3 est placée en regard d'une ouverture d'un connecteur femelle 52 d'un dispositif de connexion 5 dont un connecteur mâle 54 porte une extrémité du guide d'onde plastique 2. Dans l'exemple de la figure 2, le dispositif de connexion 5 est un dispositif de connexion de type USB. Par dispositif de connexion de type USB, on entend le dispositif 25 mécanique de connexion dépourvu de contacts électriques. Ainsi selon les modes de réalisation décrits en relation avec le premier aspect, on utilise les éléments mécaniques de connecteurs existants pour raccorder un guide d'onde plastique. L'utilisation d'une connectique existante 30 présente de nombreux avantages en termes de fabrication et de raccordement sur la carte électronique 1. L'adaptation éventuelle de ces connectiques existantes consiste à s'assurer que les connecteurs soient ouverts à leurs deux extrémités de façon à permettre, une fois la connexion mécanique établie, la 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 6 mise de l'extrémité (22, figure 1) du guide d'onde en regard de l'antenne 3. On tire profit du fait que la plupart des dispositifs existants de connexion électrique aux niveaux de cartes 5 électroniques présentent un facteur de forme compatible avec celui d'un guide d'onde plastique et, notamment un facteur de forme ayant des dimensions de l'ordre du millimètre ou de plusieurs millimètres. La figure 3 est une vue en coupe d'un autre exemple de 10 réalisation d'un dispositif de connexion 6 exploitant une connectique existante. Selon cet exemple, on utilise un dispositif de connexion de type "jack". Par rapport à un connecteur "jack" usuel, l'âme du connecteur mâle 64 est remplacée par le guide d'onde plastique 2 (ici de section 15 circulaire). Le connecteur femelle 62, par exemple porté par la carte électronique 1, peut être standard. Toutefois, les zones de contact de l'âme (ressort 622) et de la carcasse (support 624) ne sont pas raccordées électriquement. On les utilise dans cet exemple uniquement pour leurs fonctions mécaniques. On 20 pourra cependant exploiter les éléments 626 et 628 de montage du connecteur femelle 62 sur une carte de circuit électronique pour fixer mécaniquement celui-ci à la carte (par exemple 1, figure 2). Comme dans l'exemple de la figure 2, le connecteur femelle 62 est disposé de sorte que son ouverture arrière 66 se trouve en regard de l'antenne (non représentée) du circuit ou, à tout le moins, que l'extrémité du guide d'onde 2 reçoivent les signaux radiofréquence. De façon plus générale, selon ce premier aspect, on prévoit d'utiliser un dispositif de connexion de type habituellement utilisé pour transmettre des données électriques ou des signaux d'alimentation électrique en tant que dispositif mécanique de connexion d'un guide d'onde plastique. Il peut s'agir par exemple, de connecteurs connus sous les désignations jack, HDMI et ses variantes, USB et ses variantes, RCA, etc., 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 7 que l'on modifie si besoin afin qu'il soit ouvert à l'arrière au niveau de ses connecteurs mâles et femelles de façon à permettre d'un côté le passage du guide d'onde à la manière du câble électrique dans une utilisation classique et de l'autre côté la 5 passage des signaux radios fréquences générés par l'antenne. On notera que, pour des questions de connexion, il est préférable que le guide d'onde soit porté par le connecteur mâle et que le connecteur femelle se trouve côté circuit d'émission/réception. L'inverse est cependant possible. 10 La figure 4 est une vue très schématique en coupe d'un mode de réalisation d'un dispositif d'émission-réception utilisant un dispositif de connexion 7 sur une carte 1. On suppose que le connecteur femelle 72 du dispositif 7 est fixé à la carte électronique 1 et est ouvert à l'arrière (ouverture 76) 15 en regard d'une antenne 3 portée par un circuit électronique d'émission 16. Dans cet exemple, on suppose que l'antenne est réalisée directement par dépôt sur le circuit électronique 16. Le guide d'onde plastique 2 est porté par un connecteur mâle 74 du dispositif de connexion 7. 20 En s'inspirant des dispositifs optiques, utiliser les systèmes mécaniques de connexions électriques actuels semblerait exclu en raison de leurs tolérances de positionnement. Toutefois, on tire ici profit du fait que, pour un guide d'onde plastique, la transmission utilise des fréquences plus élevées 25 (par exemple de plusieurs dizaines de GHz). Par conséquent, les longueurs d'ondes sont plus importantes (millimétriques) et autorisent un positionnement moins précis que dans le cas d'une fibre optique, ce qui rend possible l'utilisation des connecteurs électriques standards. 30 Selon un mode de réalisation d'un deuxième aspect, on prévoit un dispositif de connexion d'un guide d'onde plastique dont un connecteur porte le guide d'onde et dont l'autre connecteur porte une antenne d'émission/réception. 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 8 Les figures 5A et 5B sont des vues respectivement en perspective et en coupe, et de dessus, d'un mode de réalisation d'un tel dispositif de connexion. Dans cet exemple, on prévoit une antenne 3 portée par 5 un connecteur femelle 82, le guide d'onde 2 étant porté par un connecteur mâle 84. La forme donnée au connecteur femelle est telle qu'une ouverture 86 de réception du connecteur mâle se termine, à l'arrière, en regard de l'antenne 3. L'antenne 3 comporte une borne 32 de connexion électrique à un circuit 10 électronique (12, 14, figure 1), plus précisément à une borne de sortie d'un circuit d'émission/réception (16). La figure aA illustre également une variante selon laquelle, pour améliorer la transmission, une lentille électromagnétique 26 est placée, en fonctionnement, à l'extrémité du 15 guide d'onde 2. Dans l'exemple de la figure aA, cette lentille est placée au fond du connecteur femelle 82. En variante, la lentille est placée à l'extrémité du guide d'onde, côté connecteur mâle. Le connecteur 82 est destiné à être monté, par 20 exemple, sur une carte électronique 1 (figures 2 et 4) à la place des connecteurs 62, respectivement 72. Un avantage des modes de réalisation qui ont été décrits est qu'il est désormais possible de connecter aisément un guide d'onde plastique à une carte électronique ou à un 25 circuit d'émission/réception. Un autre avantage du premier aspect décrit est qu'en utilisant des connectiques existantes, on facilite la réalisation. Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses 30 variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, d'autres dispositifs mécaniques de connexion habituellement utilisés pour des connexions électriques dans l'industrie électronique pourront être adaptés à la connexion d'un guide d'onde optique en reprenant les principes décrit ci- 35 dessus. De plus, la section du guide d'onde dépend de différents 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 9 facteurs indépendants de la section du connecteur, les facteurs de forme des connecteurs usuels étant compatibles avec les longueurs d'ondes exploitées avec des guides d'ondes plastiques. En outre, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation 5 décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. REVENDICATIONS1. Connecteur (82) pour guide d'onde plastique (2), comportant une antenne radiofréquence (3). 2. Dispositif de connexion (8) comportant : un premier connecteur (84) portant un guide d'onde 5 plastique (2) ; et un deuxième connecteur (82) selon la revendication 1, dont une paroi porte l'antenne radiofréquence (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le premier connecteur (84) est conformé de sorte qu'une extrémité 10 libre du guide d'onde plastique (2) soit, lorsque les deux connecteurs sont assemblés, en regard de l'antenne (3). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le deuxième connecteur (82) est destiné à être monté mécaniquement sur un dispositif électronique (1), une borne (32) 15 de l'antenne (3) étant raccordée électriquement à un circuit (16) de génération et/ou d'interprétation de signaux. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle le premier connecteur (84) est un connecteur mâle et le deuxième connecteur (82) est un connecteur 20 femelle. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel une lentille électromagnétique est portée par un des connecteurs. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendi25 cations 2 à 6, dans lequel le facteur de forme du guide d'onde (2) est millimétrique. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel les connecteurs (54, 64, 74 ; 52, 62, 72) sont des connecteurs prévus pour une connexion électrique, 30 dépourvus d'éléments conducteurs. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel une face arrière (66, 76) d'un des connecteurs est ouverte. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel un premier connecteur (54, 64, 74) porte le guide d'onde 3022696 B13436 - 14-GR1-0142 11 plastique (2) et un deuxième connecteur (52, 62, 72) est fixé mécaniquement à un dispositif électronique (1). 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel l'extrémité arrière du deuxième connecteur (52, 62, 72) est ouverte en regard d'une antenne (3) d'émission et/ou de réception radiofréquence, portée par le dispositif électronique (1, 16). 12. Dispositif de connexion selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, choisi parmi des dispositifs de type USB, 10 HDMI, jack, RCA. 13. Système de transmission par guide d'onde plastique comportant : une carte électronique (1) pourvue de circuits (16) de génération et/ou d'interprétation de signaux radiofréquence ; et 15 au moins un connecteur (82) d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 12.