Brevet FR3152661A1 — publié le 20250307

L’invention concerne un dispositif électronique radiofréquence comprenant au moins une antenne en fil (100) continu de métal conducteur, notamment à base de cuivre, le fil (100) étant gainé par une gaine (101) faite d’un matériau hydrophobe isolant électriquement, ladite antenne étant réalisée par un enroulement en spires dudit fil (100) continu, dont une partie de l’enroulement de l’antenne correspond à une partie capacitive de celle-ci, l’antenne étant prise en sandwich entre deux couches planes de papier (200), il est essentiellement caractérisé en ce que : l’espace diélectrique entre deux spires adjacentes de la partie capacitive de l’antenne est une interpiste qui comprend un matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à une valeur seuil prédéterminée. Figure de l’abrégé : Fig. 6 Dispositif électronique radiofréquence La présente invention concerne le domaine des antennes filaires, en particulier celles mises en œuvre dans les passeports. A l’heure actuelle, la plupart des passeports comprennent une antenne. Cette antenne est incrustée dans un support en papier, cellulosique ou plus généralement en papier synthétique, dans ce cas généralement du Teslin (marque déposée). L’antenne est filaire, et ci-après « antenne » par concision, présente une fréquence de résonance initiale qui doit répondre à des obligations légales ou normatives. Cette fréquence de résonance initiale doit se situer dans une plage déterminée centrée autour d’une fréquence prédéterminée F0. La fréquence de résonance initiale F0 à laquelle résonne une antenne est déterminée par le dessin même de l’antenne. Toutefois, en conditions d’utilisation, la fréquence de résonance effective F1 à laquelle résonne l’antenne peut varier par rapport à la fréquence de résonance initiale F0. Si la fréquence de résonance effective F1 de l’antenne se situe en-deçà ou au-delà de la plage déterminée, alors l’antenne n’est plus qualifiée et le passeport peut être considéré comme un faux, ce qui peut poser des problèmes tant pour le fabricant de l’antenne que pour le porteur du passeport. Il peut donc exister un décalage de fréquence entre la fréquence de résonance effective F1 et la fréquence de résonance initiale F0. Ce décalage de fréquence est dû aux conditions d’utilisation de l’antenne, en particulier de l’humidité de l’atmosphère dans laquelle l’antenne se situe. Ainsi, un passeport officiel peut être reconnu comme authentique dans un pays chaud et sec mais reconnu comme non authentique dans un pays froid et humide, ou inversement, ce qui n’est pas acceptable. Une antenne est un circuit résonant RLC, qui présente une partie capacitive (capacité C) et une partie inductive (inductance L). Selon une étude de la demanderesse, le décalage de fréquence de résonance, c’est-à-dire l’écart entre F0 et F1, provient du papier dans laquelle l’antenne est intégrée, dont la permittivité varie en fonction de l’humidité. Le papier absorbe l’humidité, comme une éponge. Le résultat de cette étude est illustré sur la FIG. 3 : en faisant varier brutalement l’humidité H, la fréquence de résonance F varie brutalement. En absorbant l’humidité, la constante diélectrique du papier varie, donc la capacité varie, donc la fréquence de résonance varie. Il en résulte que le passeport peut ne plus répondre aux contraintes légales ou normatives. Or dans un passeport, le papier est obligatoire, souvent le papier synthétique. La présente invention vise à résoudre ce problème. Dans ce contexte, la présente invention concerne un dispositif électronique radiofréquence comprenant au moins une antenne en fil (100) continu de métal conducteur, notamment à base de cuivre, le fil (100) étant gainé par une gaine (101) faite d’un matériau hydrophobe isolant électriquement, ladite antenne étant réalisée par un enroulement en spires dudit fil (100) continu, dont une partie de l’enroulement de l’antenne correspond à une partie capacitive de celle-ci, l’antenne étant prise en sandwich entre deux couches planes de papier (200). Le dispositif électronique radiofréquence est essentiellement caractérisé en ce que : l’espace diélectrique entre deux spires adjacentes de la partie capacitive de l’antenne est une interpiste qui comprend un matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à une valeur seuil prédéterminée. On peut prévoir que la valeur seuil prédéterminée de la permittivité électrique du matériau hydrophobe (300) de l’interpiste est supérieure à celle du papier, en particulier celle du papier cellulosique ou synthétique (200). On peut prévoir que l’interpiste est constitué dudit matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à une valeur seuil prédéterminée. On peut prévoir que l’interpiste comprend ledit matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à une valeur seuil prédéterminée. On peut prévoir que le matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à une valeur seuil prédéterminée est souple. On peut prévoir que le matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à une valeur seuil prédéterminée est un matériau à base de polymère, en particulier à base de plastique, notamment du polyuréthane, du PTFE, un vernis de tropicalisation ou une résine de tropicalisation. On peut prévoir que l’interpiste est inférieure à 500 µm, et de préférence compris entre 40 µm et 150 µm. Selon un autre de ses objets, l’invention concerne un passeport comprenant un dispositif électronique radiofréquence selon l’invention. Enfin, l’invention concerne également un procédé de fabrication d’un dispositif électronique radiofréquence selon l’invention, comprenant des étapes consistant à : • Réaliser une antenne par dépôt d’un fil (100) continu de métal conducteur, Soit directement sur une première couche plane de papier (200), Soit directement sur une couche plane d’un matériau hydrophobe, notamment à base de plastique, et en particulier du polyuréthane ou du PTFE, ladite couche de matériau hydrophobe étant déposée préalablement ou postérieurement sur une première couche plane de papier (200), le fil (100) étant gainé par une gaine (101) faite d’un matériau hydrophobe isolant électriquement, l’antenne comprenant : - une partie capacitive, par enroulement du fil (100) continu en spires dans un premier sens, et dans un deuxième sens opposé au premier sens, l’espace diélectrique entre deux spires adjacentes de la partie capacitive de l’antenne étant une interpiste ; et - une partie inductive, par enroulement du fil (100) continu en spires ; • prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier (200) et une deuxième couche plane de papier (200) ; caractérisé en ce qu’il comprend une étape consistant à : • disposer dans l’interpiste un matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à celle du papier (200). De préférence, l’étape consistant à disposer dans l’interpiste un matériau hydrophobe (300) est mise en œuvre préalablement à l’étape consistant à prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier (200) et une deuxième couche plane de papier (200). On peut prévoir que l’étape consistant à disposer dans l’interpiste un matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à celle du papier (200) comprend au moins l’une des étapes suivantes : • prélamination de l’antenne sur un matériau à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE, préalablement à l’étape de dépôt de l’antenne sur une première couche plane de papier (200) ; • prélamination sur l’antenne d’un matériau à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE, de préférence postérieurement à l’étape de dépôt de l’antenne sur une première couche plane de papier (200) ; • pulvérisation d’un vernis de tropicalisation sur l’antenne, préalablement à l’étape consistant à prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier (200) et une deuxième couche plane de papier (200) ; • dépôt d’un fil (100) continu d’un matériau à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE, dans l’interpiste, préalablement à l’étape consistant à prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier (200) et une deuxième couche plane de papier (200). D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées. Les figures ne sont pas à l’échelle. DESCRIPTIF DES DESSINS FIG. 1 illustre une coupe transversale partielle du dépôt d’une antenne sur une première couche plane de papier, FIG. 2 illustre l’antenne de la FIG. 1 recouverte d’une deuxième couche plane de papier, selon l’art antérieur, FIG. 3 illustre la variation temporelle de la fréquence de résonnance (F) d’une antenne conjointement à la variation de l’humidité (H), FIG. 4 illustre une coupe transversale partielle d’un mode de réalisation d’un dispositif électronique radiofréquence selon l’invention, FIG. 5 illustre une coupe transversale partielle d’un autre mode de réalisation d’un dispositif électronique radiofréquence selon l’invention, FIG. 6 illustre une coupe transversale partielle d’un autre mode de réalisation d’un dispositif électronique radiofréquence selon l’invention. Description détaillée La présente invention est avantageusement mise en œuvre pour les antennes de passeports, seul exemple décrit ici, mais non limitatif. Par exemple il est possible que d’autres supports à base de bois, c’est-à-dire comprenant de la cellulose, absorbent l’humidité et facent face au même problème de décalage de fréquence, ce qui peut arriver dans certaines cartes à puce. Il est connu de réaliser un dispositif électronique radiofréquence qui comprend au moins une antenne en fil 100 continu de métal conducteur, notamment à base de cuivre. Le fil 100 est gainé par une gaine 101 faite d’un matériau hydrophobe isolant électriquement, typiquement du polyuréthane (PU). Par exemple le fil 100 de métal conducteur présente un diamètre D de l’ordre de 80 µm, et la gaine 101 présente une épaisseur E de l’ordre de 5 µm. Par concision, la référence numérique 100 représente ici indistinctement le fil 100 de métal et le fil 100 de métal gainé par la gaine 101. L’antenne est réalisée par un enroulement en spires du fil 100 continu. Elle comprend une partie capacitive et une partie inductive. La partie capacitive de l’antenne est réalisée par un premier enroulement du fil 100 continu en spires dans un premier sens (illustré par le signe « + » sur la FIG. 4 et la FIG. 5 ), et un deuxième enroulement du fil 100 continu dans un deuxième sens (illustré par le signe « - » sur la FIG. 4 et la FIG. 5 ), opposé au premier sens, le deuxième enroulement étant imbriqué dans le premier enroulement de sorte qu’en coupe transversale, une spire tourne dans un sens et la spire adjacente tourne dans l’autre sens, ce qui est connu en soi. L’espace diélectrique entre deux spires adjacentes de la partie capacitive de l’antenne est dénommé « interpiste » I, c’est l’espace de gaine 101 à gaine 101 (voir FIG. 1 ). De préférence, l’interpiste I est inférieur à 500 µm, et de préférence compris entre 40 µm et 150 µm. De manière classique, l’antenne est prise en sandwich entre deux couches planes de papier 200, comme illustré sur la FIG. 2 . L’antenne est donc préalablement déposée sur une première couche plane de papier 200. A titre purement illustratif, il est fait référence à une antenne illustrée sur la FIG. 4 . La valeur (purement illustrative) de fréquence de fonctionnement de cette antenne est de14 Mhz. Une telle antenne fait face à une variabilité de fréquence d’environ 300 kHz. La carte finale comprenant une telle antenne présentera donc une fréquence de fonctionnement comprise entre 13,7 et 14,3 MHz. Lorsque l’interpiste est constitué de papier ( FIG. 2 ), cela amène en outre un décalage en fréquence à cause de l’humidité du papier. Cette variation est d’environ +/- 1 MHz, ce qui peut faire sortir l’antenne de sa plage de fonctionnement à cause de cette variabilité de la valeur de la permittivité du diélectrique, en l’espèce du papier. Selon l’invention, l'insertion d'un matériau hydrophobe 300 dans l’interpiste permet de réduire cette nuisance du décalage en fréquence à cause de l’humidité. Par exemple, si 50% du diélectrique d’origine (ie du papier) est remplacé par un diélectrique hydrophobe 300, alors 50% de la valeur de la capacité ne dépend plus de l’humidité et les variations liées à l’humidité ne sont que de 50% de 1 MHz, soit +/- 500 kHz, ce qui convient à la plage de fonctionnement ci-dessus. Sur la FIG. 4 , environ 60% du diélectrique d’origine (ie du papier) est remplacé par un diélectrique hydrophobe 300. Selon l’invention, on prévoit que l’interpiste, c’est à dire l’espace diélectrique entre deux spires adjacentes de la partie capacitive de l’antenne, comprend un matériau hydrophobe 300 dont la permittivité électrique est supérieure à une valeur seuil prédéterminée. De préférence, la valeur seuil prédéterminée est supérieure à la permittivité électrique du papier 200. De préférence, le matériau hydrophobe 300 est à base de plastique. Par exemple du polyuréthane, du PTFE ou un vernis de tropicalisation. De préférence, le matériau hydrophobe 300 est souple. Dans un premier mode de réalisation, illustré sur la FIG. 4 , l’interpiste est constitué dudit matériau hydrophobe 300. Dans une première variante, on peut prévoir de couler une couche de matériau hydrophobe 300 sur l ’antenne, en l’espèce du polyuréthane, l’antenne ainsi recouverte étant déposée ultérieurement sur une première couche plane de papier 200. Dans une deuxième variante, à l’inverse de la première variante, on peut prévoir d’abord l’étape de dépôt de l’antenne sur une première couche plane de papier 200 puis de prélaminer sur l’antenne un matériau hydrophobe 300, en l’espèce à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE. Dans une troisième variante, on peut prévoir de pulvériser un vernis de tropicalisation sur l’antenne, postérieurement à l’étape de dépôt de l’antenne sur une première couche plane de papier 200 et préalablement à l’étape consistant à prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier 200 et une deuxième couche plane de papier 200. Dans un deuxième mode de réalisation, l’interpiste comprend ledit matériau hydrophobe 300, et comprend un autre matériau, en particulier du papier 200. Dans une première variante de ce deuxième mode de réalisation, illustré sur la FIG. 5 , on peut prévoir de déposer un fil continu d’un matériau hydrophobe 300 à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE, dans l’interpiste, préalablement à l’étape consistant à prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier 200 et une deuxième couche plane de papier 200. Dans une deuxième variante de ce deuxième mode de réalisation, illustré sur la FIG. 6 , on peut prévoir d’intégrer l’antenne dans une couche de matériau hydrophobe 300 à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE, puis de prendre en sandwich l'antenne ainsi intégrée entre deux couches planes de papier 200. De préférence, le diamètre équivalent du fil continu d’un matériau hydrophobe 300 à base de plastique est supérieur ou égal au diamètre équivalent du fil 100 de métal conducteur, de sorte à limiter, voire bloquer les interactions parasites entre deux fils adjacents. Ces interactions parasites dépendent du diélectrique entre deux fils adjacents et influencent la valeur de la capacité du circuit électronique comprenant l’antenne. Ces interactions parasites sont sensiblement planaires dans le plan de l’antenne. Elles sont illustrées par le rectangle en pointillés sur la FIG. 5 , et responsables du décalage en fréquence en l’absence de matériau hydrophobe 300. Grâce à la présente invention, comme l’interpiste comprend un matériau hydrophobe 300, l’antenne est beaucoup moins sensible au taux d’humidité ambient, de sorte qu’un passeport comprenant une telle antenne est moins sensible aux variations d’humidité, donc sa fréquence de résonance est beaucoup plus stable. Un test comparatif a été réalisé par la demanderesse. Dans ce test, une antenne a été incrustée dans du PU, selon l’invention ; et le même dessin d’antenne a été incrusté dans du papier. Avec une antenne incrustée dans du PU selon l’invention, le circuit résonant résultant est beaucoup moins sensible à l’humidité : pour une variation d’humidité passant de 99% à 60%, on observe une variation de la fréquence F0 de l’ordre de 2% lorsque l’antenne est incrustée dans du PU, alors que pour une variation d’humidité passant de 75% à 50%, on observe une variation de la fréquence F0 de l’ordre de 5.6% lorsque la même antenne est incrustée dans du papier. En outre, la différence de fréquence de résonance entre les 2 solutions est de 1.2 MHz, pour une fréquence F0 de 15 MHz, on a ainsi grâce à la présente invention une augmentation de la capacité d’environ 15 %, donc la possibilité de réduire avantageusement d’environ 15% la longueur de fil de cuivre de l’antenne lorsqu’elle est incrustée dans du PU. De préférence, l’épaisseur de la couche de matériau hydrophobe, notamment à base de plastique, et en particulier du polyuréthane ou du PTFE, est comprise entre 100µm et 150 µm. Nomenclature 100 Fil de métal conducteur de l’antenne 101 Gaine du fil 100 de métal de l’antenne 200 Papier 300 Matériau hydrophobe Dispositif électronique radiofréquence comprenant au moins une antenne en fil (100) continu de métal conducteur, notamment à base de cuivre, le fil (100) étant gainé par une gaine (101) faite d’un matériau hydrophobe isolant électriquement, ladite antenne étant réalisée par un enroulement en spires dudit fil (100) continu, dont une partie de l’enroulement de l’antenne correspond à une partie capacitive de celle-ci, l’antenne étant prise en sandwich entre deux couches planes de papier (200), caractérisé en ce que : l’espace diélectrique entre deux spires adjacentes de la partie capacitive de l’antenne est une interpiste qui comprend un matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à une valeur seuil prédéterminée. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la valeur seuil prédéterminée de la permittivité électrique du matériau hydrophobe (300) interpiste est supérieure à celle du papier cellulosique ou synthétique (200). Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’interpiste est constitué dudit matériau hydrophobe (300). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’interpiste comprend ledit matériau hydrophobe (300). Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau hydrophobe (300) est souple. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau hydrophobe (300) est un matériau à base de plastique, notamment du polyuréthane, du PTFE ou un vernis de tropicalisation. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’interpiste est inférieur à 500 µm, et de préférence compris entre 40 µm et 150 µm. Passeport comprenant un dispositif électronique radiofréquence selon l'une quelconque des revendications précédentes. Procédé de fabrication d’un dispositif électronique radiofréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant des étapes consistant à : • Réaliser une antenne par dépôt d’un fil (100) continu de métal conducteur, Soit directement sur une première couche plane de papier (200), Soit directement sur une couche plane d’un matériau hydrophobe, notamment à base de plastique, et en particulier du polyuréthane ou du PTFE, ladite couche de matériau hydrophobe étant déposée préalablement ou postérieurement sur une première couche plane de papier (200), le fil (100) étant gainé par une gaine (101) faite d’un matériau hydrophobe isolant électriquement, l’antenne comprenant : une partie capacitive, par enroulement du fil (100) continu en spires dans un premier sens, et dans un deuxième sens opposé au premier sens, l’espace diélectrique entre deux spires adjacentes de la partie capacitive de l’antenne étant une interpiste ; et une partie inductive, par enroulement du fil (100) continu en spires ; • prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier (200) et une deuxième couche plane de papier (200) ; caractérisé en ce qu’il comprend une étape consistant à : • disposer dans l’interpiste un matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à celle du papier (200). Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel l’étape consistant à disposer dans l’interpiste un matériau hydrophobe (300) dont la permittivité électrique est supérieure à celle du papier (200) comprend au moins l’une des étapes suivantes : • prélamination de l’antenne sur un matériau à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE, préalablement à l’étape de dépôt de l’antenne sur une première couche plane de papier (200) ; • prélamination sur l’antenne d’un matériau à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE, de préférence postérieurement à l’étape de dépôt de l’antenne sur une première couche plane de papier (200) ; • pulvérisation d’un vernis de tropicalisation sur l’antenne, préalablement à l’étape consistant à prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier (200) et une deuxième couche plane de papier (200) ; • dépôt d’un fil (100) continu d’un matériau à base de plastique, notamment du polyuréthane ou du PTFE, dans l’interpiste, préalablement à l’étape consistant à prendre l’antenne en sandwich entre la première couche plane de papier (200) et une deuxième couche plane de papier (200).