Brevet FR3045190A1 — 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 du dit 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 3045190 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 éliminer 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 [3, 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 > c, avec c représentant la distance séparant les spires de la masse m du circuit imprimé, - on ajuste, en élévation, la direction du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne en sélectionnant une valeur a de l'espace inter-spires comprise entre deux valeurs extrêmes : - une valeur minimale a = w, - et une valeur maximale pour laquelle : a > 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 ladite antenne, l'invention a donc consisté à réaliser une antenne dont la direction du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne peut être ajusté sur une plage angulaire tout en conservant des performances de transmission sans fil identiques, par le biais d'une simple modification d'un paramètre géométrique, à savoir l'espace inter-spires a, à partir d'une même structure d'antenne, d'une même implantation de cette antenne, et d'une surface d'implantation sensiblement identique. 3045190 3 L'invention conduit ainsi, 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 soumise à des 5 contraintes d'intégration. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on réalise une antenne solénoïde de longueur au moins sensiblement égale au quart de la longueur d'onde À du signal sans fil émis et/ou transmis par ladite antenne solénoïde. Cette caractéristique géométrique conduit, en effet à l'obtention d'un 10 rendement optimal pour une valeur donnée de l'espace inter-spires, et se traduit par un ajustement de la direction du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne sur une plage de 90° à partir d'une direction coïnddant avec l'axe longitudinal de l'antenne. L'invention s'étend à un circuit imprimé comportant une masse m et intégrant 15 une antenne solénoïde comprenant une pluralité de spires de longueur unitaire b formant une structure en dents de scie d'angle au sommet [3, 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, 20 - 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. 25 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 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 35 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 intégrant une antenne solénoïde selon l'invention, 3045190 4 - la figure 2 est un vue en perspective partiellement en arraché de ce circuit imprimé, - la figure 3 est une vue en perspective de ce circuit imprimé représentant une conformation de l'antenne correspondant à une des valeurs limites de 5 la plage d'ajustement de la direction du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne, - la figure 4 est une vue en plan du diagramme de rayonnement obtenu avec la conformation de l'antenne représentée à la figure 3, - la figure 5 consiste en la représentation 2D du diagramme de 10 rayonnement 3D obtenu avec la conformation de l'antenne représentée à la figure 3, - la figure 6 est une vue en perspective du circuit imprimé selon l'invention représentant une conformation de l'antenne correspondant à l'autre valeur limite de la plage d'ajustement de la direction du lobe principal du 15 diagramme de rayonnement de l'antenne, - la figure 7 est une vue en plan du diagramme de rayonnement obtenu avec la conformation de l'antenne représentée à la figure 6, - la figure 8 consiste en la représentation 2D du diagramme de rayonnement 3D obtenu avec la conformation de l'antenne représentée à la 20 figure 6, - les figures 9a et 9b représentent un exemple de diagramme de rayonnement obtenu pour une valeur limite de la plage d'ajustement, lors du montage du circuit imprimé selon l'invention sur une roue de véhicule, - les figures 10a et 10b représentent le diagramme de rayonnement obtenu 25 pour l'autre valeur limite de la plage d'ajustement, lors du montage du circuit imprimé sur une roue de véhicule, - et les figures 11 et 12 sont des schémas illustrant une solution offerte par l'invention à un problème d'intégration d'un circuit imprimé sur un châssis de véhicule. 30 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 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. 35 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 3045190 5 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. Tel que représenté, ces spires sont constituées : - de pistes rectilignes supérieures parallèles 7a - 7n présentant une largeur w, 5 formées sur la face supérieure 2a du circuit imprimé 2, - de pistes rectilignes inférieures parallèles 8a - 8n-1, également de largeur w, 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 10 supérieures 7a - 7n et des pistes inférieures 8a - 8n-1. Selon l'invention, et en premier lieu, l'antenne solénoïde 5 est positionnée de façon que : b/2 > c, c représentant la distance séparant les spires de la masse m du circuit imprimé 2 ou, autrement dit, c consistant en la distance séparant l'une des extrémités des pistes supérieures 7a - 7n et inférieures 8a - 8n-1 de la masse m. 15 De plus, selon l'invention, la valeur a de l'espace inter-spires est sélectionnée de façon à être comprise entre deux valeurs extrêmes : - une valeur minimale a = w, - et une valeur maximale pour laquelle : a > w et [3 = 45°. 20 Cette plage de valeurs de l'espace inter-spires a permet d'ajuster, en élévation, la direction du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne solénoïde 5 sur une plage de 90°. A titre d'exemple, la figure 3 représente une antenne solénoïde 5 conformée de façon à correspondre à la valeur minimale de a, pour laquelle a = w, et les figures 4 25 et 5 représentent le diagramme de rayonnement obtenu avec cette conformation d'antenne solénoïde 5 centrée sur l'axe (x), et font apparaitre que le lobe principal de ce diagramme de rayonnement est maximal pour un angle de 120°. La figure 6 représente, quant à elle, une antenne solénoïde 5 identique à celle représentée à la figure 3, conformée de façon à correspondre à la valeur maximale 30 de a, pour laquelle a > w, et [3 = 45°. Les figures 7 et 8 représentent le diagramme de rayonnement obtenu avec cette conformation d'antenne solénoïde 5 centrée sur l'axe (x), et font apparaitre que le lobe principal de ce diagramme de rayonnement est maximal pour un angle de 30°. Par conséquent, ces figures mettent en lumière que la direction pour laquelle 35 le lobe principal du diagramme de rayonnement est maximal, peut être ajustée sur une plage de 90° lors d'une variation de la valeur a de l'espace inter-spires entre sa valeur minimale et sa valeur maximale. 3045190 6 Il est à noter que ces valeurs de 120° et 30° sontobtenues avec une antenne d'une longueur différente du quart de la longueur d'onde À du signal sans fil émis et/ou transmis par ladite antenne solénoïde 5. L'utilisation d'une antenne solénoïde 5 de longueur égale à À/4 conduit, quant à elle, à l'obtention d'un diagramme de rayonnement 5 dont l'axe du lobe principal décrit une plage angulaire de 90° à partir d'une direction coaxiale avec l'antenne 5 centrée sur l'axe (x). Par le biais d'une simple modification de l'espace inter-spires a de l'antenne solénoïde 5, l'invention permet donc d'ajuster la direction du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne solénoïde 5 sur une plage de 90° tout en conservant des 10 performances de transmission sans fil identiques. Tel que représenté aux figures 9a, 9b et 10a, 10b, cette faculté permet notamment d'opter pour l'obtention soit d'une direction tangentielle du lobe principal du diagramme de rayonnement (figures 9a et 9b) soit une direction radiale du dit lobe principal, lorsque le circuit imprimé 2 est intégré dans un boîtier électronique 4 monté sur 15 une roue 3 de véhicule. Lorsque ce circuit imprimé 2 est positionné sur le châssis 1 d'un véhicule, l'invention permet, par exemple, de privilégier, par rapport à une orientation représentée à la figure 11 conduisant à des perturbations des signaux résultant des réflexions sur le châssis 1, une orientation telle que représentée à la figure 12, conduisant à supprimer les 20 réflexions. Par conséquent, quel que soit le positionnement du circuit imprimé 2, fixe sur le châssis1 ou mobile par rapport au châssis 1, l'invention fournit des solutions qui permettent de faciliter l'intégration du circuit imprimé, et d'assurer la fonctionnalité transmission et/ou réception de données même lorsque cette intégration est soumise à 25 des contraintes. 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 [3, dont la longueur a de la base de chaque dent définit l'espace inter-spires, lesdites 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 solénoïde (5) de façon que : b/2 > c, avec c représentant la distance séparant les spires de la masse m du circuit imprimé (2), - on ajuste, en élévation, la direction du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne solénoïde (5), en sélectionnant une valeur a de l'espace inter-spires comprise entre deux valeurs extrêmes : - une valeur minimale a = w, - et une valeur maximale pour laquelle : a > w et [3 = 45°. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on réalise une antenne solénoïde (5) de longueur au moins sensiblement égale au quart de la longueur 25 d'onde À du signal sans fil émis et/ou transmis par ladite antenne solénoïde. 3. Circuit imprimé (2) comportant une masse m et intégrant une antenne solénoïde (5) comprenant une pluralité de spires de longueur unitaire b formant une structure en dents de scie d'angle au sommet [3, dont la longueur a de la base de chaque dent définit l'espace inter-spires, les dites spires étant constituées : 30 - 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), 3045190 8 - 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, 5 - de vias (9, 10) reliant chacune des extrémités en vis-à-vis des pistes supérieures (7a - 7n) et des pistes inférieures (8a - 8n-1), ledit circuit imprimé étant caractérisé en ce que : - la distance c séparant les spires de l'antenne solénoïde (5) et la masse m est telle que c w et [3 = 45°.