Brevet FR3057111A1 — publié le 20180406

Dispositif électronique à antenne isolée La présente invention concerne la protection des utilisateurs d'appareils électroniques contre les tensions dangreuses. Les appareils plus par7 ouT visés nar l' exemp Cs Objets)... =portent une netenne Tpteur. connoeés « et par -EJserelles Internet, ou Internet des - Il existe de uom.oreux appareils _ ..7.troniques 10 comprenant un boîtier renterTant en circuit principal et un circuit transmission ':-cuit principal et à une enne exrerne de ? .ani que le circuit prinei 1 puise Cu- sont insirées dans des s;g!iaL- f, et/c e le 15 circui Lrasmi_-1 le circ pine_paI est suscepeo.n ce rec: une tension dangereuse pour l'homme, il est nécessai_ s'assurer l'u.ntenne elle- ILL qui cuvant à é.rieur du boîtier Dein être en c(2=à= eo ne puisse soumise à 20 ladi",:e tension ,:angeL Pour. reméd'..c rÇ-...b-Lème, il de pré un tion 1 r.c:ipal. le c -'t de -=smssion et solaticn comprend des coupleurs opt:,:-.1-ues et/ou des convertisseurs de tension à isolation 25 qal\unique reliant T e circuit de transmission au circuit Le 1 inconvénien-:: cette solution est qu'élle est encomb7ante de manière SI cn:ficative le ncThre de :_..u.,mposns du TYsitif Mectronique. 30 Il aurait pu ê visage ce monter lYsolation entre le circuit de transmiss .on et la connexion externe. Cependant, dans certaines applications, les fréquences utilisée s i_Tpaftiennent la-one bande de fréduence l'isoL. on coit être -; nc;ée pour ne pas 7.énuer 3057111 2 dans toute la bande de fréquences emplcée. En oULru, dans les mêmes 7.ications, les (!'ispla ion sont très éle Lt imposent des disLal:ues minimales entre ] es parties is ler entre elles roadant 5 gLsiment :i ipossiu e l'utilisL _un d'un tr nsformateur à fils bobinés. Un bu!: de l'invention de fourra un moyen permettant de protéger contre les tensions lcngereuscs l'antenne d'un appareil électronique sans aloérer lus 10 performances do uolut-ci ni augmenter si ificativement son eroombr_mc,IL. A cet on prévoit, n l'invention, un appareil élect r oIiiquo COT -erant un bolLier ocr feooant un circuit de transmission de signar.x radiotic et une connexion externe destinée à êtr(2 rouI r à ore antenne externe. Le circuit de transmission est reli,:2 à la connexion externe par un couo±eur comprenant au moins une paire d'une piemière pir.c conductrice e_ d'un- deuxième pis -:,;'eL ridant de part oc d'au:re d'un 20 . En avant ous faces pri aipales au moins isllerreni en regard l'une de l'autre pour établir entre un. c. ] age par onde transverse électromagnétique. La cocrr±àro piste concis relie un p du rcuiL L. ...ion à un Àcuzieme circuit de la deuxième ste coard.a-* e relie un premier pôle Je la conne:d on externe à az_..-ne pôle de la connexion ex orne. e phénomène de coup_ ,-.,e de onde électromagnétique transverse 30 déFené dans la littérature sous res conductricesconductricus par connu en iui-olwo et entes appellations telles quo « broa(:: coupled strirines », « broads- couplinb », « brocrisilecoupled asmission line »... l'invention, n. .atilise ce laénomère Dour réaliser olation galvanique entre le circuit de transmission et la 25 trac 3057111 connexion externe. Un tel ccunlcu doit eut.nrisoi. le ssage de signaux dans une ler bande ce que que son épaisseur doit -artir anion. aire que II :es en regara 'te ne ne les o oImanoes 5 transmission. La 'isLarte diélectr d- substrat séparant ]ee istes conauetrices détermine la largeur des pistes du counleur. D'autres caractéristiques et avantanos de l'invention ressortiront à la lecture de la dc,_. ni qui suit de modes de réalisation particuliers de l'i:ivcnticn. Il sera fait référer: dessins annexés,parmi lesquels : - la figure 1 est une vue générale en perspective d'un appareil selon l'invention ; - la figure 2 est une veas cJématiquedu coupl- selon un preTier mode de réalisr: - la figure 3 est une vue partiel' ne rs:pecnve de _eur, avec le diélectrique -eo transuarert - les fiqe-re 4 et 5 sont des vues analogues aux figures 2 et f espective=nt, selon un deuxienLe mode de réalisation coupleur figure. 6 est une vue analogue à la f qu d' un coup' eur selon une preTiere variante du deuxième mode de réall - la flou 7 est une vue analogue e la figure 3 c'u leur selon une autre version do la :eemi.re variante du deuxième mode de réalisation ; - la fio-__.e T est une ce erci oque à la figure 3 30 d'un ceucleur se_or une deuxiéme variante du deuxième mode de réalisation. 3057111 4 En éference à la figure 1, l'appareil électronique selon iTion comprcnd un boîtier 1 -enfermant une plaque de 2 (ou L' multicouche sur nque...._e est ferré un cilcuit prioci nu de trancent, schématsé en 3, relié T. un circuit de transmission de signaux radiofréquences, schématisé en 4. Le circuit de transmission 4 est relié par un col:neur 5 à une connexion externe 6 racc:Drc a une antenne externe 7. Le circuit principal de traiLrLunt 3, connu en lui- 10 même, est agencé pour permea l'acdareil éiect_.unique ercer ses fonct'ons principales : si l'nereil êluuronicu.ie est un c=pteur d'éner pr n ipal o c,men 3 va c flne..-_,s de mesure et tsriter 15 ces dcnrae um=ple en ef ec2,.,ant sur celles-ci dus calculs ; si 1 " Plectronique est une passerelle d'accès à un ré.L"2é:.0 tT qu' Iniernet, le u. rc-itt principal de t, litement 3 va pus mettre 20 en forme des données qui lui jas,irnnena du circuit de Lransm-ss- or 4 pour 1uuaettre leur affichage sur un écran, ou collecter des données, les traiter et tre en forTe pour permet transmissi'.Dn r le réseau par le 25 circuit de t-(Tansmission 4. Le circin de transmission 4, connu en lui-mCme, est acic:iué noue purrett.ee l'_nu rtion de données dans un si geaI destiné à être transmis par ondes rani ol6cuences via l'antenne externe 7 ou pour ex'.: .ire des données d'un signal reçu par l'antenne externe 7 sous forme d'ondes radiofréquences. L'antenne 7 est elle aussi connue en elle-même et rc.L par un câble coaxial à la connexion 6 qui ( TIT;: nd un correcteur cia turne 3057111 Le coupleur 5 selon l'invention c.orprend au moins une paire d' ceL remière piste c:c:rci.Jc:Trjcc, généra amant dé qnée en 8.1, et d'une deuxième piste conductrice, généraement dés en E.2, s'étenda art et d'autre d'ue substrat eu diéiecrique 9 en avant des .a.(7 5 principales (c'e -à-dire celles de leurs faces qui .flresentent la pl urnde aire) en regard l'u l'autre pour àtablir en1 un Tnue sge par one Lrarsverse él, _ru.gnét :a ste conGectrice 8.1 est paraliele è 10 la ' Les piste- .:ductrices sont formées de Tanière classique sur la plaque de circuit imprimé 2, le _électrique 9 étant f5rTé. par une épaisseur matériau 'sciant de la circuit imorirr.l endant entre la piste 8.1 et 15 conCuctrice 8.2 d' autre t. " Deur et la const- diélectrique du diélectrique 2 séparant les pistes conductrices 8.1, 8.2 déterminent les performances d'isolation. Dans le premier mode de réalisation représenté aux 20 figures 2 et 3, la première piste conductrice 8.1 comprend un. preTier tr nc:pn 8.11 ayant une premlre exLr,3Tité reliée è un preTier clIc 11 du circuit de -_ransmIssior 4 et une deuxième extrémiL2 reliée par un r n 'ntermédiaire 8.13 è une premiec extr:=Lté d'un deum_,:_=e _ronçon 8.12 de la 25 prem_ pacte conductrice 8.1 qui a une deuxième extrémité. reliée I un deuxième pôle 12 du circuit de transmission 4. Le deuxième pôle 12 dc circuit de transmission est ici formé par une masse du circuit de transmission 4. La lialson au premier pôle la n'est pas r càsci:Lte sur la 30 f. 3 : elle peut ._ré rea isée par un câbl s'étendant au-dessus de la masse rcuit de trar.,smL3sion 4. La piste conductrice 8.2 a un prem taincon 8.21 une preTie-re r,zré:RiLé reliée un pr.,amier pôle 21 la ccne.xici ex.rne 6 et une deuxième 3057111 extrémité. reliée par un Intermédiaire 8.23 à une première extrémité d'u l!mo tronçon 8.22 de la deuxième piste 8.2 qui e 'e :uxI:re oxtrémité reliée à. un le 22 de la extene 6 -2 xi pôle par une masse oc conne 21 n'est pas représentée sur la figure 3 : elle peut être réalisée par un. câble s'étendant au-dessus de la masse de la conncmio,- externe 6. 10 Les tronçons 8.11, 8.12 sont parallèles entre eux ainsi qu'aux t-r:.gns 8.21, 8.22. Chaque tronçon 8.11, 8.12 de la rreT'ère pisL_ conductrice 8.1 E'tend en regard l'un des tr-cons 8.21, 8.22 de la piste .1.gJ:,ctrice 8.2 de cart d'autre cl dielectril le 9. 1.e tro-ç intermédiaire .13 15 trpu:ons 8.11, 8.12 et ne s'étend pas , regard du trg.içon intermédiaire 8.23. Le tronçon irt ,--rdiaire 8.23 e.it nerpercliculaire aux tronçons 8.21, A ttre d'exemple, les faces princi,les des premiers t'.-gnçons .11, 8.21 et des deumlàmes tronçons 8.12, 8.22 ont une 1 ngueur de 20 mm et une Igeur de 3,5 mr ; et le diélectrique 9 a une épaisseur de ',O0 pm et une constante diélecLiigue de 4,5. Un tel agencement permet de supporter une tension de 9000 V tout en autorisant la 25 transmissi ayant des frég_ences comprises entre 7C' MHz. En fonctionnement, la circulation d'un courant dans _emier tronçon 8.11 et le deux tronçon 8.12 a connexion ici f rm6 FF liaison au ,Lunuîvier pâle conductscc 8.1 enc- e, dans le y FY. r au 30 tronçon 0.T1 et. le clIns tronçon 8.22 de la depxème piste conductrice 8.2, la circulation d'un courant induit de même vs leur mais dc signe gnposé. Inversement, la cirgul.,--4 on d'un _rah7_ 3n5 le premic- ,- .21 et le de-xième deux éme p11.5 y'ictrice 8.2 3057111 7 e.nondrc, la circulation d'un courant induit dans le premier unçon 8.11 et le deuxième tronçon ' de :a première. pie conductrice 8.1. : _Léments ide- ou or nt décrit poteIoric une râ. .1- 7r.eri icic.rc1cuc à cE-, dans la des. _on qui scit du deumlém :Lode de rallsa_ en relation avec les figures 4 à 8. =ns le 4ec>ièmc =do de réalisation représenté aux 10 figures 4 et 5, la premiére piste conductrice 8.1 comprend un premier tronçon 8.11 et deux de-.1xièTes trocceris 8.12 qui enire eux F7si -;:em1ci- tronçon de 1 deux _ste cc;rti.. 8.2. Chacue Lronçor 3.12 de le ère 15 plsire .7.:C: >1:: ice 8.1 éte-nd cri renard d'un des trcricocs 8.21, 8.22 la piste conductrice 8.2 de part et d'auLre du diélectriuue 9. Le premier tronçon 8.11 de la première piste conductrice 8.1 e une preTière extrémité reliée au premif 20 pôle 11 du circuit.. extrémit de transmission 4 et ui_e deuxième des tr intermédii es 8.13, aux dece L, rnes tYA:çors 8.12 de la pieme-:e pie .1 qui sont, eux, reliés en pa-La_ au. 8. à deux dumiàmL - deuxième pôle 12 du circuit de transmission 4. Le premier 25 tron7on 8.21 de la deuxième piste conductrice 8.2 a une en extrémité reliée au premier - 21 de la correx7 ou externe 6 Ci une de:iei enrémlrc reliée, par des - on inte_Lmédiaires I, aux : deuxièmes trorççr.s 8..2 de la deuxième piste coriducrLce 8.2 qui 30 sont, eux, reliés en parallèle au deuxiéme pôlç 42 de la connexion externe 6 Les 17.---or.ço intermédiaires e .13 perpendic -aires ace LI. -;.-;or:s 4.11, 8.12 et ne s'étenden!J pas en r-ui ces tronçons-mediaires [[.2.3. Les 3057111 tror intermédiaires 8.23 sont perpendiculaires aux 8.21, 8.22. Te deuxième pôle 22 de la connexio- par se de la c=exion 6. La lia' sur cmier ySlo 5 11 r' eau rut:: sur la aura 5 : elle peut être alisée oac undant au-dessus de la masse du ircLit de tfansmison 4. A titre d'exempn, les faces principales des prem els :.ronçor. 8.11, 8.21 et cc deuxièmes tronç 10 8.12, une longueur de 20 ms a. une largeur de 2,8 mm ; et le dieHectrique 9 a une luassueur de 600 pm et une constante é1.e.crique de 4,5. Un t(21 agencement permet de _T.:porter u-ne 8000 V tout lu ,smission de yant des unc cornai: LSL 15 1300 MHz et 3160 :11-i foncLionnement est idena I crue à elui déc.:. précéde=ent sac ce que tronçns circulent un courant deux fois -n erieur à celui circulant dans les premiers tronçors. 20 Selon première variante du deuxième mode de réalisation, ,)Lesentée aux figures 6 et 7, le ucun..eur cc)iTpreni un condensateur d' --onçon 8.11 de la prem! 'zion s mouas en . Pi -:ctrice 8.1 et'o deuxième pôle 11 du Lr,nsmissic: et un , condeo atLL;ur d'adaptation 32 mort -e le premiur tronçon 8.21 de la deuxième isse conducLue 8.2 et le deu7târ.Lc pôle 22 de la col-rie exteri:.c 6. Les ccndenseteL s d'._Aapt ont pour ior.utian de -omu,erser ccmportE:men7 1.ndl::Lif de l'Imp Stance du coucilcar à bas,-_ 30 f- quences permettent turc: d' augmenta: la bande passante du pleur en au or::_sant la transmission de signaux ayant s fréquences comprises entre 600 MHz et 3100 3057111 Les condensateurs d'adaptation 31, 32 sont simulement, dans cetc uremière variante, des composants pas7,_fs brasés sur 11, et les tronens .11, 8.21 cor.cernés. 5 A la figure 6, le pre:ï.i .co 8.11 de la premier pôle 11 première pisne corduct:rice 8.1 est au uil=it de nnsïission 4 via la condensateur 31 et par l'âme d'un câble coaxial 41 s'étendanu Per-dessus la masse du circuit de transmissi= 4 et le premier trurion 8.21 de 10 la deuxième pista :Àuetriee 8.2 est relif'e au premier pâle 2. nan I ciduasute r 31 et l'âme d'_Li 2. s'étendah r-dessus la nasse de lé: exion externe 6. A la figure 7, le prer. truc la 15 première piste conclue- ice 8.1 e.s. relié au premi 11 du circuit de transmission 4 par une piste conductrice coplanaire 51 dans le plan. de masse formant la masse du circuit de trF,nsm.ssion 4 et le prem' tronçon 8.21 de la deuxeue p forduetr ee 8.2 est reT ée au premier pôle 20 le par une piste conducLrice coplana n 52 dans le plan de masse icrmant la masse _a connexion externe 6. Selon la deuxième var.lante du deuxième mode de réalisation, représentée à la figure 8, les condensateurs d'adaptation 31, 32 montés respootivoment entre le premier 25 tronçon 8.11 de la p ière pisLc. nciductrice r_emier j3.c 11 du cirouir de ssion 4 premier 1_,-'nçu:i 8.21 le la Oc:ux 8. et le premier pôle 21 de la con: lormes par des plages conductrices encrant dans Jas plans 30 parallèles aux pistes conductrices 8.1, 8.2. Plus précisément, la p:,:emiare extrémité du premier tronçon 8.11 de la première piste conductrice 8.1 CuL recou.n,cr:.0 d'une couche de diélectrique recuu erf d'une plage 61 de manière à former une capacité le 3057111 10 entre ladite première extrémité et ladite plage 61. a première extrémité du premier tronçon 8.21 cc 1- de.7.-7.iè: piste conduc-...rice diéle liu-même recouverte d'une fo=er uncencre ladite prémi laditeladiLu plage. recoverte d' un: col:che de manière ' extrémité et Ladite pl, 6: est ensuite reliée au pr-m er pôle 11, 21 ici par une piste conductrice, ou en variante par un câble ou autre. 10 Le coupleur 5 est donc réalisé sur un PCB à quatre couches conductrices : leu deuxième et troisième couches conductrices, inLernes, son. . utilisées pour la réal-ration bas 8.1, 8.2, le =ohé isc aute 15cieux couches formant le dielecL les p ..rtère et quatrième couches conductrices, externes, sont utilisées pour réaliser la plage permettant la formation de la capacité ainsi que 20 la liaison de cette plage j.J. .'au premier port. Bien entendu, l'jnvention n'est pas limitée aux modes de réalisation déc7- mais englobe toute variai-in entrant dans le dname l'invention telle qu'elle es_ ( "finie par les reven(fjc,:. ons. Particulier, les 7r noon:E; intermédiaires peu.volle être remplacés par clou oâble Un des condou teurs adantation être un composn_ nassif et l' un cn- ensteur iclmé de places ces séparées 1' de l' par un diélectrique. 30 Leu piL conduct-peuvent être pôles direLum-n- ou indirecer 3057111 11 Le CnU.aUr 5 put être réalisé sur la plaque de THrcuit iTpriTné 2 ou une plaque fille rapportée su-- la iauue de circuit :ro:lil 2 pour par exemple s'étendre. 1 emeot ou perper, iairement à celle-ci. Le circuit électronique de l'apparei. peut être differrt de ceT u décrit. REVENDICATIONS1. Appareil électronique comprenant un boîtier (1) renferriar.t un uit (4) de transmis5ion de sicinaux radiof.quences e ne annexion de être eltée à une , urne caractér:Lsé ..- le circuit de tu trucisLon est , .. uoleliaxian externe par un couple ) comprenant au moins une paire d'une première pisteactrice (8.1) et d'une deuxième piste conductrice (8.2) _tendant de part c d'autre d'un diélecu des faces pri s au moins partielleue r..2.(jard l'une de l'autre entre elles un -- onde transvese que, la prel-Yere conductrice relianr. un pre7de-r. pôle (11) du circu- t Lu Lucnsiniu;icn à. un deux ène pô e (12) du circuit de transIiE;-iion, la deuxième conductrice reliant un premier pôle (21) de la correecc euterne et à un deuxème pôle (22) de la courexion exte. 2. Appare7 selon, la revendi on 1, dars 1 le cuoux_ c.c rJ,o du circuit de ,.à.nsmissi. L (5) est relié à un., mi-in de ansm_ eu le deuxième pôle (22) de 1;' connex on _:terne k); e:2L rD ié à une masse de la connexion ex-,_ rne. 3. Aupareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première pisLe 25 conductrice (8.1) comprend au mucrai un premier tronçon (8.11) et ur deuxième t. _.).non (8.12) qui sont. parallèles ' un Dremier ncon (8.21) à un deuxième tu.. de e deuxleTe ciste conductrice 8.2), chaque premier tronc;on ayant une extrémité raccordée au Premier pôle (11, 30 21) correspondant et une extrémité raccorée au deuxième truncon relié lui au deuxième e (12, correspondant. 4. Apoereil selon la revendication 3, dec lequel le premier tronc 1, 21) et le deuxième t,- dn '12, lU d'au moins 1.'conductrices 8.2) sont 3057111 13 reliés entre eux par un tronc- jntermédiaire (8.13, 8.23) de conductrice qui ne en regard d'un trca. de l'autre piste conduct: 5. ,pareil seon la -.,ycndl ILic u 2, dans 5 lnqu la première p ste conciuu 1) comorcn au moins L. prend er tronço- (8.11) c deux deuxièmes Lrençons (8.12) eu .ont para]Tèles à un premier ;-onçon (8.21) et à deux de.ièmes tronçons (8.2?) de la deuxième piste cond=t7-. cc (8.2), chaq-ae orerier tronc.on ayant - 10 cx r:dté rac..ordée au (11, 2i correspondanL une extrémité racc aux caJxtencs 'ronçons reliés n parallèle au deux- cerrespi ::[art 6. opareil selon la revendication 5, dans lequel le prcr.c.er tronçon (8.11, .21) et les deuxièmes Lronçons 15 (8.12, L.22) ceins 1 des pistes conuoLrlues (8.1, 8.2 sont reliéu entre eux par un tronçon intermédiaire (8.13, 8.23) de piste cordectrice ne s'étend pas en regard d'un Luu:içon de 1' autre piste conductrice. 7. Appareil selon l'une quelconque des révications précédenLe 7 lequel le i_.Jupleur (5) compr 11(1 un condensateur premier pôle (11) du circuit - T on. "U monLe entre le ans i sion (4) et la piste (8.1) et. un coridensan=r d'adaptation (32) monté entre le nre:licr pôle (21) de la connexion externe (6) et la deumime piste (8.2). 8. Zcpereil selon la revendication 7, dans lequel au moins l'un des een:Îensateurs d'-- 'ation (31, 32) est formé par des plages conuc. ces(il étencsnt dans des pans parallèles aux pistes conductrices. 9. Apoereil selon l'une ',-suelconque des :écédentes, dans lequel la première risce .1) est reliée au premier pôle (11; transmission (4) par l'âme d'un cible coaxial n.dica- 3057111 14 (41) s'étendant par-dessus un plan de masse formant la masse lu circuit dc Lrcns:rdssion et/ou la deuxième rp' conductrice , .2) esL reliée au premier 61e 11) de la conuexi externe 6. par l'âme d' un.. camial (42) s'éten nnt par dct-2.1s un p:.én de masse formant la masse de la connexion externe. 10. ' (-:.1 selon l'une quelconque des revendications précédentes _ à 8, dans lequel la première piste conductrice (8.1) est reliée au premier pôle (11) du 10 circu't de transmli; on Y1) par une p:c ocuductrice (51) enart à travc un 11-1 de messe formant la masse du ci= transm -,3ion :Du la deu7ème piste conductrice (8.reliée au ercmier pôle (21) de la connexion externt (6) par une pie.L conductrice (52) s'étendant à 15 troyens un plan de masse ramant le .esse de la connexion ext.ol.n.