Brevet FR3045191A1 — publié le 20170616

L'invention concerne un procédé de réalisation d'une antenne solénoïde implantée dans un circuit imprimé, et s'étend à un circuit imprimé intégrant une telle antenne solénoïde. Une pluralité de fonctions implémentées dans les véhicules automobiles 5 requiert, en vue de leur mise en oeuvre, des échanges de données transmises généralement par le biais de signaux sans fil du type signaux radiofréquence. Tel est le cas notamment de la fonction de commande du déverrouillage automatique des portières des véhicules, et de la fonction de surveillance des paramètres de fonctionnement des pneumatiques équipant les véhicules. 10 Concernant, par exemple, cette fonction de surveillance, cette dernière est mise en oeuvre au moyen de systèmes de surveillance comportant, monté sur chaque roue, un boîtier électronique adapté pour émettre, à destination d'une unité centrale disposée dans le véhicule, des signaux comportant un code d'identification dudit boîtier électronique et des données permettant la détermination de la valeur des paramètres, tels 15 que température, pression, du pneumatique associé. De plus, en vue de la transmission des signaux, les émetteurs et les récepteurs sont implantés sur des circuits imprimés et comprennent des antennes également implantées sur lesdits circuits imprimés. Une des difficultés rencontrées en vue de l'intégration de ces systèmes de 20 surveillance consiste à définir un positionnement des antennes susceptible de garantir une bonne réception des signaux émis malgré, notamment : - la présence de pièces métalliques du véhicule susceptibles de perturber les transmissions, - la mobilité des boîtiers électroniques montés sur les roues, résultant de la 25 rotation de ces dernières, relativement aux boîtiers fixes positionnés sur le véhicule, - le positionnement et l'orientation figés des antennes en raison d'une production à une échelle industrielle qui impose une implantation identique de tous les composants et donc des antennes pour l'ensemble des unités d'un modèle 30 donné de circuit imprimé. Une solution actuellement mise en oeuvre en vue de faciliter cette intégration consiste à implanter sur les circuits imprimés deux antennes présentant des orientations différentes, par exemple décalées de 90°, et à sélectionner l'une ou l'autre antenne lors de l'intégration du boîtier électronique, en fonction de l'environnement. Toutefois, cette 35 solution conduit à un surdimensionnement notable des circuits imprimés en raison de la 3045191 2 nécessité d'implanter les deux antennes à distance l'une de l'autre pour éviter l'effet de couplage de ces dernières. De plus, elle entraîne un surcoût résultant de ce surdimensionnement, de l'implantation de deux antennes au lieu d'une seule antenne, et de l'obligation d'implanter un module de commutation. La présente invention vise à supprimer ces inconvénients et a pour principal objectif de fournir un procédé de réalisation d'une antenne solénoïde implantée dans un circuit imprimé, conduisant à limiter de façon notable les problèmes d'intégration, dans les véhicules automobiles, des circuits imprimés dotés de ces antennes. A cet effet, l'invention vise un procédé de réalisation d'une antenne solénoïde implantée dans un circuit imprimé, selon lequel on réalise une pluralité de spires de longueur unitaire b formant une structure en dents de scie d'angle au sommet 8, dont la longueur a de la base de chaque dent définit l'espace inter-spires, lesdites spires étant constituées : - de pistes rectilignes parallèles, dites supérieures, présentant une largeur w, formées sur une des faces, dite face supérieure, du circuit imprimé, - de pistes rectilignes parallèles, dites inférieures, présentant une largeur w, formées sur l'autre face, dite face inférieure, du circuit imprimé, composant, vu en plan, avec les pistes supérieures, la structure en dents de scie, - de vias reliant chacune des extrémités en vis-à-vis des pistes supérieures et des pistes inférieures. Selon l'invention, ce procédé est remarquable en ce que : - on positionne l'antenne de façon que : b/2 w et [3 = 45°. Sur la base d'une conception d'antenne solénoïde de structure en « dents de scie » qui conduit à minimiser l'encombrement de la dite antenne, l'invention a conduit à réaliser une antenne solénoïde omnidirectionnelle : - d'une part, quelle que soit l'élévation 0, sur une plage donnée de valeurs de l'azimut (1), cette plage étant centrée sur une valeur nulle de l'azimut pour une longueur de l'antenne égale au quart de la longueur d'onde À du signal sans fil émis et/ou transmis par ladite antenne solénoïde, - d'autre part, quel que soit l'azimut (1), pour trois valeurs de l'élévation 0 distantes deux à deux angulairement de 180°, et à titre d'exemple égales, respectivement, sensiblement à -180°, 0° et +180° pour des antennesf une longueur égale au quart de la longueur d'onde À. L'obtention de ce rayonnement omnidirectionnel pour des plages de valeurs de l'azimut (1) fonctions de la distance séparant les spires de l'antenne de la masse m du 3045191 3 circuit imprimé, et pour trois valeurs distinctes de l'élévation 0 conduit, sans surcoût de fabrication et sans surdimensionnement des circuits imprimés, à limiter les problèmes d'intégration de ces derniers, et permet d'assurer la fonctionnalité de transmission et/ou de réception de données même lorsque l'intégration des produits dans les véhicules est 5 soumise à des contraintes d'intégration. L'invention s'étend à un circuit imprimé comportant une masse m et intégrant une antenne solénoïde comprenant une pluralité de spires de longueur unitaire b formant une structure en dents de scie d'angle au sommet 0, dont la longueur a de la base de chaque dent définit l'espace inter-spires, lesdites spires étant constituées : 10 - de pistes rectilignes parallèles, dites supérieures, présentant une largeur w, formées sur une des faces, dite face supérieure, du circuit imprimé, - de pistes rectilignes parallèles, dites inférieures, présentant une largeur w, formées sur l'autre face, dite face inférieure, du circuit imprimé, composant, vu en plan, avec les pistes supérieures, la structure en dents de scie, 15 - de vias reliant chacune des extrémités en vis-à-vis des pistes supérieures et des pistes inférieures. Selon l'invention, ce circuit imprimé est remarquable en ce que : - la distance c séparant les spires de l'antenne solénoïde et la masse m est telle que c > b/2, 20 - l'espace inter-spires a de l'antenne solénoïde est tel que a > w et [3 = 45°. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un circuit imprimé 25 intégrant une antenne solénoïde selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective partiellement en arraché de ce circuit imprimé, - la figure 3 consiste en la représentation 2D du diagramme de rayonnement 3D obtenu avec une antenne solénoïde conforme à 30 l'invention, - et la figure 4 est un schéma illustrant une solution offerte par l'invention à un problème d'intégration d'un circuit imprimé sur un châssis de véhicule. Le circuit imprimé 2 selon l'invention représenté à titre d'exemple notamment aux figures 1 et 2 est principalement destiné à équiper des boîtiers électroniques du type 35 utilisé dans le domaine automobile, notamment en vue de la commande du déverrouillage automatique des portières, et de la surveillance des paramètres de fonctionnement des pneumatiques. 3045191 4 Ce circuit imprimé 2 intègre une antenne solénoïde 5 axée sur un axe longitudinal (x), reliée par une piste d'alimentation RF 6 à un émetteur ou un récepteur (non représenté), et formée d'une pluralité de spires de longueur unitaire b formant une structure en dents de scie d'angle au sommet 6, dont la longueur a de la 5 base de chaque dent définit l'espace inter-spires. Tel que représenté, ces spires sont constituées : - de pistes rectilignes supérieures parallèles 7a - 7n présentant une largeur w, formées sur la face supérieure 2a du circuit imprimé 2, - de pistes rectilignes inférieures parallèles 8a - 8n-1, également de largeur w, 10 formées sur la face inférieure 2b du circuit imprimé 2, composant, vu en plan, avec les pistes supérieures 7a - 7n, la structure en dents de scie, - de vias 9, 10 reliant chacune des extrémités en vis-à-vis des pistes supérieures 7a - 7n et des pistes inférieures 8a - 8n-1. Selon l'invention, et en premier lieu, l'antenne solénoïde 5 est positionnée de 15 façon que : b/2 w et [3 = 45°. 20 Ces caractéristiques structurelles permettent d'obtenir une antenne solénoïde 5 omnidirectionnelle : - d'une part, quelle que soit l'élévation 0, sur une plage donnée de valeurs de l'azimut 0, - d'autre part, quel que soit l'azimut 0, pour trois valeurs de l'élévation 0 distantes 25 deux à deux angulairement de 180°. A titre d'exemple, la figure 3 représente le diagramme de rayonnement obtenu avec une antenne solénoïde 5 présentant, en outre, une longueur égale au quart de la longueur d'onde À du signal sans fil émis et/ou transmis par ladite antenne solénoïde. 30 Ce diagramme de rayonnement fait apparaitre le caractère omnidirectionnel de l'antenne solénoïde 5 : - d'une part, quelle que soit l'élévation 0, sur une plage de valeurs de l'azimut 0 s'étendant entre -30° et +30°, - d'autre part, quel que soit l'azimut 0, pour trois valeurs de l'élévation 0 égales, 35 respectivement, sensiblement à -180°, 0° et +180°. Ce caractère omnidirectionnel de l'antenne solénoïde 5 pour une pluralité de valeurs de l'azimut 0 et de l'élévation e permet d'obtenir un gain uniforme maximal pour 3045191 5 l'ensemble de ces valeurs, et conduit à disposer, lors de chaque intégration d'un circuit imprimé 2, d'une pluralité de solutions qui permettent de faciliter cette intégration, et d'assurer la fonctionnalité transmission et/ou réception de données même lorsque cette intégration est soumise à des contraintes. 5 La figure 4 représente, à titre d'exemple, une disposition d'un circuit imprimé 2 autorisée par l'invention, qui permet d'assurer la fonctionnalité de transmission et/ou de réception de données malgré la contrainte que constitue la présence d'une pièce métallique de châssis 1 juxtaposée au circuit imprimé 2. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'une antenne solénoïde (5) implantée dans un circuit imprimé (2), selon lequel on réalise une pluralité de spires de longueur unitaire b formant une structure en dents de scie d'angle au sommet 6, dont la longueur a de la base de chaque dent définit l'espace inter-spires, les dites spires étant constituées : - de pistes rectilignes parallèles (7a - 7n), dites supérieures, présentant une largeur w, formées sur une des faces (2a), dite face supérieure, du circuit imprimé (2), - de pistes rectilignes parallèles (8a - 8n-1), dites inférieures, présentant une largeur w, formées sur l'autre face (2b), dite face inférieure, du circuit imprimé (2), composant, vu en plan, avec les pistes supérieures (7a - 7n), la structure en dents de scie, - de vias (9, 10) reliant chacune des extrémités en vis-à-vis des pistes supérieures (7a - 7n) et des pistes inférieures (8a - 8n-1), le dit procédé étant caractérisé en ce que : - on positionne l'antenne (5) de façon que : b/2 w et [3 = 45°. 2. Circuit imprimé comportant une masse m et intégrant une antenne solénoïde (5) comprenant une pluralité de spires de longueur unitaire b formant une 20 structure en dents de scie d'angle au sommet 6, dont la longueur a de la base de chaque dent définit l'espace inter-spires, les dites spires étant constituées : - de pistes rectilignes parallèles (7a - 7n), dites supérieures, présentant une largeur w, formées sur une des faces (2a), dite face supérieure, du circuit imprimé (2), 25 - de pistes rectilignes parallèles (8a - 8n-1), dites inférieures, présentant une largeur w, formées sur l'autre face (2b), dite face inférieure, du circuit imprimé (2), composant, vu en plan, avec les pistes supérieures (7a - 7n), la structure en dents de scie, - de vias (9, 10) reliant chacune des extrémités en vis-à-vis des pistes 30 supérieures (7a - 7n) et des pistes inférieures (8a - 8n-1), ledit circuit imprimé étant caractérisé en ce que : 3045191 7 - la distance c séparant les spires de l'antenne solénoïde (5) et la masse m est telle que c > b/2, - l'espace inter-spires a de l'antenne solénoïde (5) est tel que a > w et [3 = 45°.