Brevet FR3087976A1 — publié le 20200501

BOITIER TELEMATIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un boîtier télématique pour véhicule automobile. Elle trouve une application particulière, mais non limitative dans les véhicules automobiles. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Un boîtier télématique pour véhicule automobile comprend de manière connue de l'homme du métier : un émetteur/récepteur configuré pour communiquer avec une antenne externe selon un protocole de communication sur une bande de fréquence ; un connecteur configuré pour connecter une antenne externe en entrée dudit boîtier télématique ; un composant de protection ESD configuré pour protéger le boîtier télématique contre les décharges électrostatiques. Le composant de protection ESD est par composé d'une ou de plusieurs diodes de suppression de tensions transitoires connue sous l'acronyme anglo-saxon TVS diode « Transcient Voltage Suppression Par ailleurs, lorsque l'antenne externe est une antenne active, le boîtier télématique comprend en outre une inductance de choc connectée à une alimentation en tension qui alimente l'antenne externe. L'inductance de choc évite d'avoir une perte de signal. Un inconvénient de cet état de la technique antérieur est que l'utilisation d'un composant de protection ESD entraîne une augmentation du temps d'assemblage du boîtier télématique et coûte cher. 2 Dans ce contexte, la présente invention vise à résoudre l'inconvénient mentionné ci-dessus. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION A cette fin, l'invention propose un boîtier télématique pour véhicule 5 automobile comprenant : un émetteur/récepteur configuré pour communiquer avec au moins une antenne externe selon un protocole de communication sans fil sur une bande de fréquence ; un connecteur configuré pour connecter ladite au moins une antenne 10 externe en entrée dudit boîtier télématique ; Caractérisé en ce que ledit boîtier télématique comprend en outre : une ligne de protection de décharge électrostatique disposée entre ledit émetteur/récepteur et ledit connecteur, la ligne de protection de décharge électrostatique comprenant une longueur de l'ordre d'un nombre impair 15 entier multiplié par une longueur d'ondes de ladite bande de fréquence divisé par quatre. Ainsi, on a remplacé le composant de protection ESD par une ligne de protection de décharge électrostatique. En supprimant le composant de protection ESD, on réduit le temps d'assemblage du boîtier télématique, on 20 supprime les problèmes d'approvisionnement et on réduit le coût du boîtier télématique. Cette ligne de protection de décharge électrostatique comprend une longueur de l'ordre de N*X/4 pour pouvoir absorber une décharge électrostatique et ainsi protéger le boîtier télématique, sans pour autant que les signaux provenant de l'antenne externe ne soient absorbés par ladite 25 ligne de décharge électrostatique. Ainsi, l'ajout de la ligne de protection de décharge électrostatique n'entraîne pas de perte de signal. Selon des modes de réalisation non limitatifs, le boîtier télématique peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes : 3 Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite ligne de protection de décharge électrostatique comprend une extrémité primaire connectée audit connecteur. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite ligne de protection de 5 décharge électrostatique comprend une extrémité secondaire connectée à la masse. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite ligne de protection de décharge électrostatique comprend une extrémité secondaire connectée à : - à la masse via un condensateur secondaire ; 10 - à une alimentation. Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit condensateur secondaire est un condensateur de découplage. Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit condensateur secondaire est connecté à ladite alimentation. 15 Selon un mode de réalisation non limitatif, le nombre impair entier est égal à 1. Ainsi, la ligne de protection de décharge électrostatique comprend une longueur de l'ordre de X/4. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite ligne de protection de décharge électrostatique est une piste électronique avec un motif répétitif. 20 Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit motif répétitif est un créneau. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite ligne de protection de décharge électrostatique est une piste électronique rectiligne. Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit boîtier télématique 25 comprend en outre un support électronique sur lequel ladite ligne de protection de décharge électrostatique est positionnée, et ladite longueur de ladite ligne de protection de décharge électrostatique est ajustée en fonction de caractéristiques dudit support électronique. Selon un mode de réalisation non limitatif, lesdites caractéristiques dudit support électronique sont une constante diélectrique et une distance en plan de masse. 4 Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit support électronique est une carte à circuit imprimé. Selon un mode de réalisation non limitatif, ladite bande de fréquence est une bande de fréquence GNSS, WIFI, ou BluetoothTM, 5G. 5 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent : 10 la figure 1 représente un schéma d'un boîtier télématique coopérant avec une antenne externe, selon un premier mode de réalisation non limitatif de l'invention ; la figure 2 représente un schéma d'un boîtier télématique coopérant avec une antenne externe, selon un deuxième mode de réalisation non 15 limitatif de l'invention. DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références. 20 Un boîtier télématique 1 pour véhicule automobile 2 selon l'invention, est décrit en référence aux figures 1 et 2, selon des modes de réalisation non limitatifs. Par véhicule automobile, on entend tout type de véhicule motorisé. Dans des modes de réalisation non limitatifs, le véhicule automobile 2 est un 25 véhicule électrique, hybride ou à moteur thermique. Dans des modes de réalisation non limitatifs, le boîtier télématique 1 permet de réaliser des fonctions télématiques : - de géo-localisation ; 5 d'appel d'urgence géo-localisé ; et/ou - de fourniture d'informations et de divertissement audio et vidéo aux passagers, fonction télématique appelée en langage anglo-saxon « infotainment ». Dans ce cas, dans des exemples non limitatifs, le boîtier 5 télématique 1 peut se connecter à un boîtier domestique WIFI, ou un téléphone intelligent appelé « Smartphone » dans le langage anglo-saxon peut se connecter au boîtier télématique 1. Tel qu'illustré sur les figures, le boîtier télématique 1 comprend : un émetteur et/ou récepteur 10, appelé émetteur/récepteur 10 dans la 10 suite de la description, configuré pour communiquer avec au moins une antenne externe 3 ; un connecteur 11 ; une ligne de protection de décharge électrostatique 12. Dans un mode de réalisation non limitatif, le boîtier télématique 1 comprend 15 un récepteur et émetteur 10 pour les fonctions télématiques d'infotainment ou d'appel d'urgence géo-localisé. Dans un mode de réalisation non limitatif, le boîtier télématique 1 comprend un récepteur 10 pour les fonctions télématiques de géo-localisation. Dans un mode de réalisation non limitatif, le boîtier télématique 1 20 comprend en outre un condensateur primaire C1. Dans un mode de réalisation non limitatif, le boîtier télématique 1 comprend en outre un support électronique 17 sur lequel les éléments 10, 12, et Cl sont positionnés. Dans un mode de réalisation non limitatif, ce support électronique 17 est une carte à circuit imprimé, autrement appelée 25 carte PCBA et connu sous l'acronyme PCBA « Printed Circuit Board Assembly » dans le langage anglo-saxon. Dans un mode de réalisation non limitatif, le boîtier télématique 1 est disposé au niveau du tableau de bord du véhicule automobile 2. Ladite au moins une antenne externe 3 est une antenne 30 radiofréquence. C'est une antenne déportée. Dans un exemple non limitatif, c'est une antenne requin. 6 L'antenne externe 3 est une antenne active ou une antenne passive. L'antenne active amplifie les signaux émis et également les signaux reçus. Une tension est fournie à l'antenne active à cet effet. Dans des exemples non limitatifs, une antenne active est une antenne GNSS ou BluetoothTM, ou 5 WIFI sur une seule bande à 2,4GHz ou 5GHz. L'antenne passive n'amplifie pas les signaux émis ni les signaux reçus. Cependant, une tension peut être fournie à l'antenne passive pour faire un diagnostic de présence dans un exemple non limitatif. Dans des exemples non limitatifs, une antenne passive est une antenne GNSS ou BluetoothTM 10 ou WIFI sur une seule bande à 2,4GHz ou 5GHz. L'antenne externe 3 est configurée pour : - recevoir des signaux S2 de l'environnement extérieur (boîtier domestique, Smartphone, satellite etc....) au véhicule automobile, et les transmettre à l'émetteur/récepteur 10 ; 15 - recevoir des signaux S1 émis par l'émetteur/récepteur 10 et les transmettre à l'environnement extérieur (boîtier domestique, Smartphone, satellite etc....) au véhicule automobile 2. Dans des modes de réalisation non limitatifs, l'antenne externe 3 est : une antenne cellulaire ; ou 20 une antenne GNSS, tels que dans un exemple non limitatif une antenne GPS ; ou une antenne WIFI ; ou - une antenne BluetoothTM ; ou - une antenne 5G pour une communication véhicule à véhicule, 25 communication autrement appelée V2V. - Émetteur/récepteur 10 L'émetteur/récepteur 10 est configuré pour communiquer avec ladite au moins une antenne externe 3 selon un protocole de communication P1 sur une bande de fréquence F1. 30 Dans des modes de réalisation non limitatifs, la bande de fréquence F1 est une bande de fréquence GNSS, WIFI, BluetoothTM, ou 5G. Pour le 7 BluetoothTM, dans une variante de réalisation non limitative, la bande de fréquence F1 est une bande de fréquence Bluetooth Low Energy, autrement appelée BLE. L'émetteur/récepteur 10 est configuré pour émettre des signaux S1 et 5 recevoir les signaux S2 transmis par l'antenne externe 3. L'émetteur/récepteur 10 est configuré pour transmettre les signaux S2 transmis par l'antenne externe 3 à une unité de commande électronique 15 pour réaliser les fonctions télématiques précitées. Dans le cas de la fonction télématique de géo-localisation, les signaux 10 transmis S2 sont des signaux satellites. Dans le cas de la fonction télématique d'appel d'urgence géo-localisé (vers un centre de secours), dans un exemple non limitatif, les signaux transmis S2 sont des signaux satellites et les signaux émis S1 sont des signaux cellulaire. Dans ce cas, l'émetteur/récepteur 10 est configuré pour 15 communiquer avec deux antennes externes, dont une antenne cellulaire et une antenne GNSS. Dans le cas de la fonction télématique d'infotainment, dans un exemple non limitatif, les signaux transmis S2 et les signaux émis S1 sont des signaux WIFI ou BluetoothTM et/ou des signaux cellulaires. Dans ce cas, dans un 20 mode de réalisation non limitatif, l'émetteur/récepteur 10 est configuré pour communiquer avec deux antennes externes 3, dont une antenne cellulaire pour la transmission de données et des téléchargements, et une antenne WIFI ou BluetoothTM pour une connexion à un téléphone intelligent dans un exemple non limitatif. La fonction télématique d'infotainment est réalisée 25 depuis le téléphone intelligent dans un exemple non limitatif. - Connecteur 11 Le connecteur 11 est configuré pour connecter ladite au moins une antenne externe 3 en entrée dudit boîtier télématique 1. Il forme l'entrée radiofréquence du boîtier télématique 1. 30 II est connecté à l'antenne externe 3 via un faisceau de connexion électrique 14. Lorsque le faisceau de connexion électrique 14 est banché, cela peut 8 créer une surtension et par conséquent une décharge électrostatique sur le boîtier télématique 1 qui peut détruire ou endommager les composants électroniques du boîtier télématique 1. La surtension provient d'une différence de potentiel entre le boîtier télématique 1 et le faisceau de 5 connexion électrique 14. La ligne de protection de décharge électrostatique 12 décrite ci-dessous empêche une telle décharge électrostatique. Par ailleurs, le connecteur 11 est connecté à l'émetteur/récepteur 10 via une ligne radiofréquence 16 sur lesquels les signaux S1 et S2 vont transiter. Dans un mode de réalisation non limitatif, le connecteur 11 est un connecteur 10 Fakra. - Ligne de protection de décharge électrostatique 12 La ligne de protection de décharge électrostatique 12 est utilisée pour empêcher une décharge électrostatique d'arriver sur le boîtier télématique 1. Elle est autrement appelée ligne ESD dans la suite de la description. 15 Elle est disposée entre ledit émetteur/récepteur 10 et ledit connecteur 11. Dans un mode de réalisation non limitatif, la ligne de protection de décharge électrostatique 12 est disposée en entrée du boîtier télématique 1, à savoir à côté du connecteur 11 sans aucun composant entre elle et ledit connecteur 11. Cela permet d'avoir une protection ESD en entrée du boîtier télématique 20 1. La ligne de protection de décharge électrostatique 12 comprend une longueur L1 fonction de la bande de fréquence H. La longueur L1 est de l'ordre d'un nombre impair entier N multiplié par la longueur d'ondes X de la bande de fréquence F1 divisé par quatre. Ainsi, L1-N*2./4. Ainsi, la longueur 25 L1 varie en fonction de la bande de fréquence F1 utilisée. Dans un mode de réalisation non limitatif, N=1, on a alors L1-X/4. Cette longueur est suffisante pour obtenir une bonne protection. On rappelle que X = c/F1, avec c la vitesse de la lumière. Ainsi, dans un exemple non limitatif d'application GNSS, pour une bande de 30 fréquence F1 de 1575MHz, la longueur L1 de la ligne ESD est de l'ordre de (300 000 000/1575 000 000)/4 = 47,61 mm. 9 La ligne ESD comprend une impédance Z à une extrémité et une charge Q à une autre extrémité. Du fait de sa longueur L1 ainsi caractérisée, à chaque N*X/4, l'impédance Z de la ligne ESD est inversée par rapport à sa charge Q. 5 Dans un mode de réalisation non limitatif, la ligne ESD est une piste électronique de circuit imprimé, autrement appelée piste. Elle est dans un exemple non limitatif réalisée en cuivre. C'est une piste conductrice. Elle est ainsi positionnée sur le support électronique 17. Dans un premier mode de réalisation illustrée, la ligne ESD est une piste 10 avec un motif répétitif 120. Cela permet de gagner de la place sur la carte PCBA. Dans un mode de réalisation non limitatif, le motif répétitif 120 est un créneau. Cela est simple à réaliser. Dans un deuxième mode de réalisation non illustrée, la ligne ESD est une piste rectiligne. 15 Dans un mode de réalisation non limitatif, la ligne ESD comprend une largeur 11 supérieure ou égale à 0,1 mm (millimètres). Cela évite qu'elle ne casse. Dans une variante de réalisation non limitative, sa largeur 11 est égale à 0,15mm. Dans un mode de réalisation non limitatif, la longueur L1 de la ligne 20 ESD est également fonction des caractéristiques du support électronique 17. En effet, les caractéristiques du support électronique 17 vont modifier l'impédance Z de la ligne ESD. En effet, lorsque L1=N*k/4, on obtient une impédance Z théorique dans l'air. Lorsque la ligne ESD est positionnée sur le support électronique 17, on obtient une impédance Z différente sur le 25 support électronique 17, qui est l'impédance Z réelle. Donc après avoir calculé la longueur L1 en fonction de la bande de fréquence utile F1, ladite longueur L1 est ajustée en fonction des caractéristiques du support électronique 17 de sorte à obtenir : une impédance Z de la ligne ESD à son extrémité primaire 12a faible, à 30 une fréquence inférieure ou égale à 1GHz, comme expliqué plus loin ; 10 une impédance Z de la ligne ESD à son extrémité primaire 12a élevée, à savoir supérieure à 1 ks/ (kiloOhms), à la bande de fréquence F1, comme expliqué plus loin. Les caractéristiques du support électronique 17 sont : - une constante diélectrique Dk ; - une distance en plan de masse, à savoir une épaisseur el du support électrique 17 entre sa masse et la ligne ESD. L'ajustement de la longueur Ll est réalisé par simulation en testant la valeur de l'impédance Z obtenue. On veut se rapprocher le plus de l'impédance Z 10 théorique et donc de la longueur Ll théorique = N*X/4. La longueur Ll est ainsi adaptée en fonction de ces caractéristiques. Ainsi, dans un exemple non limitatif d'application GNSS, pour une bande de fréquence H de 1575MHz, une constante diélectrique Dk de 4.4 et une distance plan de masse el de 420pm (micromètres), la longueur Ll de la 15 ligne ESD est égale à 27mm. Ainsi, après avoir obtenu une longueur Ll fonction de N*X/4 qui est théorique, on a redimensionné la longueur Ll théorique ainsi obtenue en fonction des caractéristiques du support électronique 17 pour obtenir la longueur Ll réelle. 20 Le boîtier télématique 1 est décrit plus en détail ci-après selon deux modes de réalisation non limitatifs, illustrés sur les figures 1 et 2. - Premier mode de réalisation Le premier mode de réalisation non limitatif est illustré sur la figure 1. Ce premier mode de réalisation non limitatif est utilisé lorsque le boîtier 25 télématique 1 coopère avec une antenne externe 13 qui est passive et qui n'amplifie pas les signaux transmis S2 ou les signaux reçus Si. Tel qu'illustré sur la figure 1, la ligne de protection de décharge électrostatique 12 comprend : - une extrémité primaire 12a connectée au connecteur 11. 30 - une extrémité secondaire 12b connectée à la masse Gnd. 11 Ainsi, dans ce premier mode de réalisation, la charge Q de la ligne ESD est nulle. A une fréquence inférieure ou égale à 1GHz, l'impédance Z de la ligne ESD à son extrémité primaire 12a est faible, à savoir d'environ 0,5Q à 100MHz, et 5 d'environ ion à 1GHz. La tension due à une décharge électrostatique va directement à la masse Gnd. On notera que la bande de fréquence de 1GHz représente la bande de fréquence d'une décharge électrostatique. A la bande de fréquence F1, l'impédance Z de la ligne ESD à son extrémité primaire 12a est élevée, à savoir supérieure à 11 REVENDICATIONS1. Boîtier télématique (1) pour véhicule automobile (2) comprenant : un émetteur/récepteur (10) configuré pour communiquer avec au moins une antenne externe (3) selon un protocole de communication sans fil (P1) sur une bande de fréquence (F1) ; un connecteur (11) configuré pour connecter ladite au moins une antenne externe (3) en entrée dudit boîtier télématique (1) ; Caractérisé en ce que ledit boîtier télématique (1) comprend en outre : une ligne de protection de décharge électrostatique (12) disposée entre ledit émetteur/récepteur (10) et ledit connecteur (11), la ligne de protection de décharge électrostatique (12) comprenant une longueur (L1) de l'ordre d'un nombre impair entier (N) multiplié par une longueur d'ondes (X) de ladite bande de fréquence (F1) divisé par quatre. 2. Boîtier télématique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, selon lequel ladite ligne de protection de décharge électrostatique (12) comprend une extrémité primaire (12a) connectée audit connecteur (11). 3. Boîtier télématique (1) selon la revendication précédente, selon lequel ladite ligne de protection de décharge électrostatique (12) comprend une extrémité secondaire (12b) connectée à la masse (Gnd). 4. Boîtier télématique (1) selon la revendication 2, selon lequel ladite ligne de protection de décharge électrostatique (12) comprend une extrémité secondaire (12b) connectée à : à la masse (Gnd) via un condensateur secondaire (C2) ; à une alimentation (13). 16 5. Boîtier télématique (1) selon la revendication précédente, selon lequel ledit condensateur secondaire (C2) est un condensateur de découplage. 6. Boîtier télématique (1) selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes 4 ou 5, selon lequel ledit condensateur secondaire (C2) est connecté à ladite alimentation (13). 7. Boîtier télématique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, selon lequel le nombre impair entier (N) est égal à 1. 8. Boîtier télématique (1) selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, selon lequel ladite ligne de protection de décharge électrostatique (12) est une piste électronique avec un motif répétitif (120). 9. Boîtier télématique (1) selon la revendication précédente, selon lequel ledit motif répétitif (120) est un créneau. 15 10. Boîtier télématique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, selon lequel ladite ligne de protection de décharge électrostatique (12) est une piste électronique rectiligne. 11. Boîtier télématique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, selon lequel ledit boîtier télématique (1) comprend en 20 outre un support électronique (17) sur lequel ladite ligne de protection de décharge électrostatique (12) est positionnée, et ladite longueur (L1) de ladite ligne de protection de décharge électrostatique (12) est ajustée en fonction de caractéristiques (Dk, el ) dudit support électronique (17). 25 12.Boîtier télématique (1) selon la revendication précédente, selon lequel lesdites caractéristiques (Dk, el ) dudit support électronique (17) sont une constante diélectrique (Dk) et une distance en plan 17 de masse (el ). 13. Boîtier télématique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes 11 ou 12, selon lequel ledit support électronique (17) est une carte à circuit imprimé (PCBA). 14. Boîtier télématique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, selon lequel ladite bande de fréquence (F1) est une bande de fréquence GNSS, WIFI, ou BluetoothTM, 5G.