Brevet FR3084978A1 — publié le 20200214

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention appartient au domaine des circuits électriques de collecte d'énergie, et concerne plus particulièrement un circuit de collecte d'énergie radiofréquence permettant de collecter de l'énergie radiofréquence à des niveaux de réception faibles. ÉTAT DE LA TECHNIQUE La figure 1 représente schématiquement un exemple connu de circuit de collecte d'énergie radiofréquence. Tel qu'illustré par la figure 1, le circuit 10 de collecte d'énergie 10 radiofréquence selon l'art antérieur comporte tout d'abord une antenne 11 adaptée à recevoir de l'énergie radiofréquence. Le circuit 10 de collecte d'énergie radiofréquence comporte également un convertisseur adapté à convertir l'énergie radiofréquence reçue en une tension électrique continue, dit « convertisseur RF / DC » 13. Généralement, le convertisseur RF / DC 13 est un circuit redresseur multiplieur de tension constitué par une ou plusieurs diodes et un ou plusieurs condensateurs reliés entre eux, par exemple sous la forme d'un circuit de Greinacher. Le circuit 10 de collecte d'énergie radiofréquence comporte également un circuit 12 d'adaptation d'impédance, entre l'antenne 11 et le convertisseur RF / DC 13, visant à adapter les impédances respectives de ladite antenne 11 et dudit convertisseur RF / DC 13. L'ensemble constitué par l'antenne 11, le circuit 12 d'adaptation d'impédance et le convertisseur RF / DC 13 est également connu sous le nom cl'« antenne redresseuse » dans la littérature scientifique (ou « rectenna » pour « rectifying antenna » dans la littérature anglo-saxonne). Le circuit 10 de collecte d'énergie radiofréquence comporte également un circuit 14 d'interface qui réalise l'interface entre le convertisseur RF / DC 13 et une capacité 15 de stockage d'énergie électrique. C'est ensuite à partir de la capacité 15 de stockage que d'autres équipements (capteur, microprocesseur, circuit de communication sans fil, etc.) sont alimentés en énergie électrique. De manière conventionnelle, le circuit 14 d'interface vise à maximiser la puissance électrique fournie à la capacité 15 de stockage. A cet effet, le circuit 14 d'interface comporte un circuit de suivi du point maximal de 2 puissance, dit « circuit MPPT » 140 (« Maximum Power Point Tracking »). De manière connue, un circuit MPPT 140 modifie de manière dynamique la charge en sortie du convertisseur RF / DC 13 afin de maximiser la puissance électrique en sortie dudit circuit MPPT 140. Le plus souvent, le circuit MPPT 5 140 est également suivi d'un circuit élévateur de tension continue, dit « convertisseur DC / DC boost » 141, qui vise à augmenter la valeur de tension maximale aux bornes de la capacité 15 de stockage. Un circuit 10 de collecte d'énergie radiofréquence tel qu'illustré par la figure 1 présente de bonnes performances lorsque l'énergie radiofréquence 10 reçue par l'antenne 11 n'est pas trop faible, supérieure à -17 dBm. Pour de tels niveaux d'énergie radiofréquence reçue, le circuit 14 d'interface permet en effet de maximiser la puissance électrique fournie à la capacité 15 de stockage, et donc de charger celle-ci de manière efficace et rapide. Toutefois, un tel circuit 10 de collecte d'énergie radiofréquence n'est 15 pas adapté dans le cas où l'énergie radiofréquence reçue par l'antenne 11 est plus faible. Par exemple, un niveau d'énergie radiofréquence reçue inférieur à -20 dBm sera généralement insuffisant pour alimenter à lui seul le circuit MPPT 140, qui comporte de nombreux composants actifs qui doivent être alimentés en énergie électrique pour pouvoir fonctionner. L'énergie électrique 20 fournie par le convertisseur RF / DC 13 étant insuffisante pour faire fonctionner le circuit MPPT 140, et plus généralement le circuit 14 d'interface, il n'est alors pas possible de charger la capacité 15 de stockage. Par exemple, dans un système d'alimentation électrique sans fil dans lequel le circuit 10 de collecte d'énergie radiofréquence est alimenté à distance 25 par un émetteur d'énergie radiofréquence, alors le niveau minimal d'énergie électrique reçue permettant de charger la capacité 15 de stockage détermine la portée maximale dudit système d'alimentation électrique sans fil. Un niveau de réception de -17 dBm correspond, pour un émetteur d'énergie radiofréquence qui émet à 33 dBm (2 Watts), à une portée maximale de 10 mètres. Or il est 30 souhaité, pour certaines applications, pouvoir atteindre une portée maximale supérieure à 20 ou 30 mètres, ce qui n'est pas possible avec un circuit 10 de collecte d'énergie radiofréquence tel qu'illustré par la figure 1. EXPOSÉ DE L'INVENTION 3 La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des limitations des solutions de l'art antérieur, notamment celles exposées ci-avant, en proposant une solution qui permette de collecter de l'énergie radiofréquence à des niveaux de réception inférieurs à ceux de l'art antérieur. 5 A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un circuit de collecte d'énergie radiofréquence, comportant une antenne adaptée à recevoir de l'énergie radiofréquence, un convertisseur adapté à convertir l'énergie radiofréquence reçue en une tension électrique continue, dit « convertisseur RF / DC une capacité de stockage d'énergie électrique et un 10 circuit d'interface agencé entre un port de sortie dudit convertisseur RF / DC et ladite capacité de stockage d'énergie électrique. Ledit circuit d'interface est un circuit électrique passif comportant une charge résistive placée en série entre le port de sortie du convertisseur RF / DC et la capacité de stockage d'énergie électrique, de sorte que le convertisseur RF / DC charge la capacité de 15 stockage d'énergie électrique à travers ladite charge résistive, ladite charge résistive étant de valeur statique égale ou supérieure à 400 kilo-ohms. Ainsi, contrairement au circuit 14 d'interface selon l'art antérieur présenté ci-dessus, comportant un circuit MPPT 140 qui comporte de nombreux composants actifs devant être alimentés, le circuit d'interface selon 20 l'invention est un circuit électrique passif, c'est-à-dire constitué uniquement de composants passifs. Par conséquent, il est possible de charger la capacité de stockage même avec des niveaux faibles d'énergie radiofréquence reçue. En particulier, le circuit d'interface selon l'invention comporte, et est de préférence constitué par, une charge résistive agencée en série entre le port 25 de sortie du convertisseur RF / DC et la capacité stockage d'énergie électrique. En outre, cette charge résistive est de valeur élevée, c'est-à-dire supérieure à 400 kilo-ohms (400 k0). La valeur de cette charge résistive est statique, c'est à dire qu'elle ne peut pas être modifiée et est donc la même quel que soit le niveau d'énergie radiofréquence reçue. Une telle charge résistive de valeur 30 élevée, en série entre le convertisseur RF / DC et la capacité de stockage, introduit des pertes par effet Joule qui sont d'autant plus importantes que la valeur de ladite charge résistive est élevée. De telles pertes par effet Joule seraient à principe à éviter puisque l'énergie électrique consommée par cette 4 charge résistive n'est pas transmise à la capacité de stockage. Toutefois, les inventeurs ont constaté que la présence d'une telle charge résistive permettait d'améliorer la sensibilité du circuit de collecte d'énergie radiofréquence, de sorte que la capacité 15 de stockage peut être chargée même avec des 5 niveaux faibles d'énergie radiofréquence reçue. Plus la valeur de cette charge résistive est élevée, et plus la sensibilité du circuit de collecte d'énergie radiofréquence est théoriquement élevée. Dans des modes préférés de réalisation, la valeur de cette charge résistive peut être supérieure à 1 mégaohms (1 MO), voire supérieure à 3 ou 6 MO. 10 Il va toutefois de soi que, par rapport à l'art antérieur, la puissance électrique transmise à la capacité de stockage n'est pas maximisée. Par exemple, avec un niveau d'énergie radiofréquence reçue supérieur à -17dBm, le circuit 10 de collecte d'énergie radiofréquence de l'art antérieur permet de charger plus rapidement la capacité 15 de stockage. Le 15 circuit de collecte d'énergie radiofréquence selon l'invention ne permet donc pas d'avoir une charge aussi rapide que celui de l'art antérieur, mais permet cependant de charger la capacité de stockage à des niveaux d'énergie radiofréquence reçue pour lesquels aucune charge n'est possible avec le circuit de collecte d'énergie radiofréquence selon l'art antérieur. 20 Un autre avantage de la charge résistive agencée en série entre le port de sortie du convertisseur RF / DC et la capacité de stockage réside dans le fait qu'elle permet de protéger le circuit de collecte d'énergie radiofréquence contre une éventuelle surintensité (c REVENDICATIONS1 - Circuit (20) de collecte d'énergie radiofréquence comportant une antenne (21) adaptée à recevoir de l'énergie radiofréquence, un convertisseur adapté à convertir l'énergie radiofréquence reçue en une tension électrique continue, dit cc convertisseur RF / DC » (23), une capacité (25) de stockage d'énergie électrique et un circuit (24) d'interface agencé entre un port (231) de sortie dudit convertisseur RF / DC (23) et ladite capacité (25) de stockage d'énergie électrique, ledit circuit (20) de collecte d'énergie radiofréquence étant caractérisé en ce que le circuit (24) d'interface est un circuit électrique passif comportant une charge résistive (240) placée en série entre le port (231) de sortie du convertisseur RF / DC (23) et la capacité (25) de stockage d'énergie électrique, de sorte que le convertisseur RF / DC (23) charge la capacité (25) de stockage d'énergie électrique à travers ladite charge résistive, ladite charge résistive étant de valeur statique égale ou supérieure à 400 kilo-ohms. Circuit (20) de collecte d'énergie radiofréquence selon la revendication 1, dans lequel la charge résistive (240) est de valeur égale ou supérieure à 1 méga-ohms. Circuit (20) de collecte d'énergie radiofréquence selon la revendication 2, dans lequel la charge résistive (240) est de valeur égale ou supérieure à 3 méga-ohms. Circuit (20) de collecte d'énergie radiofréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la capacité (25) de stockage d'énergie électrique comporte un super-condensateur. Circuit (20) de collecte d'énergie radiofréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le convertisseur RF / DC (23) est un circuit de Greinacher. Dispositif (50) de communication, comportant un circuit (40) de communication, caractérisé en ce qu'il comporte : un circuit (20) de collecte d'énergie radiofréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, un circuit (30) de contrôle de tension électrique, configuré pour évaluer un critère de tension électrique suffisante et, lorsque le 10 152 - 3 - 20 4 - 5 - 25 6 - 30 15 critère de tension électrique suffisante est vérifié, pour alimenter en énergie électrique le circuit (40) de communication à partir de la capacité (25) de stockage d'énergie électrique. 7 - Dispositif (50) de communication selon la revendication 6, dans lequel le 5 circuit (30) de contrôle de tension électrique comporte un circuit élévateur de tension continue, dit « convertisseur DC / DC boost » (33). 8 - Dispositif (50) de communication selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, dans lequel le circuit (40) de communication comporte un module (41) de contrôle et un module (42) de communication sans fil adapté à émettre des messages sous la forme de signaux radiofréquences. 9 - Dispositif (50) de communication selon la revendication 8, dans lequel le module (42) de communication sans fil est configuré pour émettre chaque message sous la forme d'une séquence d'impulsions radio à bande ultra- large. 10 - Dispositif (50) de communication selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, dans lequel le module (41) de contrôle est configuré pour, lorsqu'il est alimenté en énergie électrique : émettre un premier message par l'intermédiaire du module (42) de communication sans fil, sélectionner un retard aléatoire d'émission et émettre un second message, par l'intermédiaire du module (42) de communication sans fil, après expiration du retard aléatoire d'émission sélectionné.