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WO2004015808A2 - Assemblage d'antennes de transmission modulaires pour systeme d'identification rf - Google Patents

Assemblage d'antennes de transmission modulaires pour systeme d'identification rf Download PDF

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WO2004015808A2
WO2004015808A2 PCT/CH2003/000539 CH0300539W WO2004015808A2 WO 2004015808 A2 WO2004015808 A2 WO 2004015808A2 CH 0300539 W CH0300539 W CH 0300539W WO 2004015808 A2 WO2004015808 A2 WO 2004015808A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna
assembly
transmission antennas
antennas
modular transmission
Prior art date
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Application number
PCT/CH2003/000539
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WO2004015808A3 (fr
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Jean-Claude Berney
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of WO2004015808A3 publication Critical patent/WO2004015808A3/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2216—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in interrogator/reader equipment
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H01Q21/10—Collinear arrangements of substantially straight elongated conductive units
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    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/005—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with variable reactance for tuning the antenna
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    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core

Definitions

  • the most common radio frequency (RF) identification systems working for example at 125 kHz use transmission antennas supplied by an electronic control unit and collaborating with labels or smart cards comprising a take-up reel. These transmission antennas must on the one hand generate a magnetic flux sufficient at the base frequency to supply said labels or smart cards via their take-up coil, and on the other hand recover the signals generated in return by them. this.
  • the power of these transmission antennas strongly depends on the distance at which one wants to be able to supply and read the labels, and ranges from a few tens of milliwatts to several tens of watts.
  • these transmission antennas include air coils (without magnetic core) with turns of relatively large surface area adapted to the distance at which it is desired to be able to supply and read said labels or smart cards.
  • the detection distance is more or less equal to the dimensions of the turns of the coil of the transmission antenna. For a 40 cm square coil, there will be a detection distance of around 40 cm. For a 60 cm side antenna, there will be a detection distance of the order of 60 cm, etc.
  • the ratio between this return signal and the energy required. at the level of the transmission antennas is a function inverse to the power 4 of the reading distance.
  • the coil of these transmission antennas forms a choke which is most often associated with a capacitance so as to form a series resonant circuit tuned to the working frequency so as to multiply the NI by the quality factor.
  • These tuning capacities are generally integrated into the electronic control means of these antennas. Transmission antennas of this type operate preferentially when said labels or smart cards are in the axis of the turns.
  • the patent WO98 / 52141 mentions transmission antennas comprising coils of relatively small diameter in comparison with the turns of the conventional transmission antennas mentioned above. Unlike the conventional antennas, coils of these transmitting antennas are mounted on magnetic cores elongated and operate preferentially when said smart tags or cards are in parallel with the windings of the coil and said magnetic cores •.
  • the present invention presents a form of execution of this type of antenna by providing the advantage of modularity, great flexibility of use and a wide variety of combinations. It concerns an assembly modular transmission antennas for an RF identification system each comprising a choke formed by a main winding wound on a magnetic core characterized in that said assembly comprises several modular transmission antennas connected in series with each other and supplied with power by electronic control means connected to at least one of them, said modular transmission antennas having similar electrical characteristics and being pre-tuned individually in resonance at the working frequency by means of own capacitors connected in series with the chokes formed by the main windings of the modular antennas of said assembly.
  • the fig. 1 shows by way of example the electrical diagram of a modular transmission antenna according to the invention.
  • the fig. 2 shows by way of example the electrical diagram of an assembly of 3 modular transmission antennas according to the invention.
  • the fig. 3 shows two exemplary embodiments of modular transmission antennas according to FIG. 1.
  • the fig. 4 shows a first example of assembly of modular transmission antennas according to the invention.
  • the fig. 5 shows a second example of antenna assembly of: transmitting modular according to the invention.
  • the fig. 6 shows a third example of assembly of modular transmission antennas according to the invention.
  • the fig. 7 shows by way of example a modular transmission antenna according to the invention to which an interesting branch connection has been added to the electronic control means and measuring coils.
  • the fig. 8 schematically shows by way of example the electronic means of the control unit associated with the modular transmission antennas according to the invention.
  • the fig. 9 shows by way of example a particular embodiment of said electronic means according to FIG. 8.
  • the fig. 10 represents the form of the signals at different points of said electronic means of FIGS. 8 and 9.
  • the magnetic core (1) therefore makes it possible to reduce the reductance of the anemia and to obtain a suitable self in the desired volume.
  • the resonance capacitor C is formed of two capacitors of value 2C in series placed at each end of the inductor.
  • the same result can be obtained with a single capacitance of value C, but this allows good symmetry in the construction of the transmission antenna, as we will see in detail in Figure 3.
  • tags and smart cards for RF identification systems include a take-up coil (6) which feeds an integrated circuit (7).
  • the first condition for the label to work is that the voltage generated at the terminals of the coil (6) by the flux delivered by the modular transmission antenna (1,2) is sufficient to make the integrated circuit work (7) . If this is the case, the latter will establish communication with the antenna by modulating the load across the coil.
  • receiver (6) at a frequency and according to a known procedure by switching for example a resistor (8) by means of an electronic switch (9).
  • the receiving coil (6) and the modular transmission antenna (1,2) are coupled in the manner of a transformer, so that the load variations at the level of the coil (6) induce current variations in the 'antenna (1,2).
  • the analysis of these current variations makes it possible to reproduce and interpret the signals transmitted by the label. It is clear that the further it is from the antenna, the weaker the coupling and the more delicate the signal restitution.
  • the position of the take-up reel (6) in the flow is also of great importance and presents blind spots where transmission becomes impossible. Certain forms of execution of these labels or smart cards like those described in patents WO 98/52141 or WO 00/69016 allow these blind spots to be reduced without however completely eliminating them.
  • the fig. 2 shows by way of example the electrical diagram of an assembly of 3 modular transmission antennas according to the invention.
  • three transmission antennas with identical characteristics are connected in series.
  • the resonance frequency remains the same.
  • the fig. 3 shows two embodiments of modular transmission antennas according to the fig. 1.
  • these are two identical antennas (20, 20 ') placed 180 degrees relative to each other.
  • Each antenna has a certain number of turns (21, 21 ') wound on magnetic cores in the form of fenite sticks (22, 22') so as to produce inductors capable of generating the magnetic flux necessary to supply the labels "and RF chip cards as mentioned above.
  • These antennas are mounted in ad hoc boxes (23, 23 ') comprising at each of their ends connection elements, connectors, cables or the like, all the means known to those skilled in the art being conceivable.
  • these terminals are simple terminals for banana plugs (24, 24 ', 25, 25', 26, 26 'and 27, 27').
  • these terminals are subdivided into input terminals (I) and output terminals (O) so as to facilitate the interconnections between the modular antennas as described in FIGS. 4, 5 and 6.
  • These input and output terminals can be differentiated for example by color, red input terminals (I) and blue output terminals (O).
  • transmission (23, 23 ') has an input terminal (24, 24', and 25, 25 ') on the left, and an output terminal on the right (26, 26', and 27, 27 ').
  • capacitors (24, 24 ') are electrically connected by a capacitor (28, 28') to the antenna winding input (21, 21 '), while the output terminals (27, 27') are electrically connected by a capacitor (29, 29 ') at the output of the coil of said antenna.
  • the configuration described here has certain advantages. Due to the quality factor of the series resonant circuits formed by the coils (21, 21 ') with the capacitors (28, 28' and 29, 29 '), the overvoltage at the terminals of the coils (21, 21') can reach several hundreds of volts. This could be dangerous and would require special precautions if this voltage
  • connection terminals By incorporating the pre-tuning capacitors of the transmission anemie in the box, the voltage on the connection terminals is limited to U, a voltage necessary to excite the series resonance of the assembly, while simplifying the interconnections between modules. antenna. It can be seen in the drawing in FIG. 3 that the terminals 25 and 26, respectively 25 ' ' and 26 'are directly connected electrically to each other by connections 30 and 30' parallel to the antenna coils (21 , 21 '). These are simply connections that simplify the wiring that ensures the passage of current flowing through the transmission antennas to the electronic control unit. These connections could also be made outside the antenna boxes, but we have just
  • the graphic symbol 31 'indicating the phase of the flux in the antenna 20' is therefore 180 degrees with respect to the corresponding graphic symbol 30 of the antenna 20.
  • the fig. 4 shows a first example of assembly of modular transmission antennas according to the invention.
  • These transmission antennas are 4 in number, placed in series in pairs (40a, 40b, and 40c, 40d) of each. side of the space in which we want to be able to supply labels and smart cards and communicate with them, for example a door passage.
  • the 4 antennas are oriented in the same direction as the antenna 20 of FIG. 3.
  • the graphic symbols (41a, 41b, 41c and 41d) which indicate the phase of the flux generated by each antenna are all directed upwards.
  • the outputs (0) must be connected to inputs (I).
  • the current delivered by the electronic control circuit enters by a first electrical connection in the antenna 40a by the input 42a, passes through the coil and exits by the output 43 a. It then enters the antenna 40b through the inlet 42b passes through the coil and exits through the outlet 43b.
  • the second pair of antennas (40c and 40d) is fed from above.
  • the current enters it in the anemia 40c by the entry 44c, connected to the exit 43b of the antenna 40b. In order for the direction of the flow generated by the antenna 40c to be connected, it is on the return that the current must pass through the coil. The current therefore flows straight from the input 44c to the output 45c directly electrically connected to each other (see connections 30 and 30 'in FIG. 3).
  • the current arrives in the antenna 40d by the input 44d and passes directly on the output 45d, as in the case of the antenna 40c.
  • the 4 antennas are electrically connected, but only the coils of the antennas 40a and 40b are connected.
  • the output 45d of the antenna 40d is connected to the input 42d of the latter.
  • the current flows through the coil of this antenna and exits through the output 43d connected to the input 42c of the antenna 40c.
  • the current then crosses the coil of this antenna and exits through the output 43c.
  • Each output is connected to an input by the shortest path and the wiring between antennas is thus very simplified.
  • the fluxes 46 generated by the 4 antennas are in phase, there is a relatively unidirectional orientation of these in the space covered by the antennas. This is not necessarily the best solution since labels and smart cards have blind spots depending on their position relative to the flow. It may therefore be preferable to vary the orientation of these flows to overcome this defect. This is the subject of the variants of FIGS. 5 and 6.
  • the fig. 5 shows a second example of assembly of modular transmission antennas according to the invention.
  • the modular antennas 50b and 50c are rotated 180 degrees relative to the antennas 40b and 40c in the previous figure.
  • the graphic symbols 51a and 5 ld are they up, and the graphic symbols 51b and 51c down.
  • the fluxes generated by the antenna modules 50b and 50c are in 180 degree opposition to the fluxes generated by the antenna modules 50a and 50d.
  • the current generated by the electronic control means anive at the input 52a of the antenna 50a, crosses the coil and leaves through the output 53a. It then passes through the input 54b of the antenna 50b and exits directly on the terminal 55b to enter via the terminal 52b, cross the coil and exit via the terminal 53b, return to the coil 50a and pass directly through the terminals 54a and 55a. In this case the current always passes through the antennas passing from terminals 52 and 53 (42 and 43 in FIG.
  • the current then passes through the input 52d of the antie 50d, crosses the coil and exits through the output 53 d. It then goes to the input 54c of the antenna 50c and comes out directly on the terminal 55c to enter through the terminal 52c, cross the coil and exit through the terminal 53c, return to the coil 50d and cross it directly through the terminals 54d and 55d to return to the electronic control circuit. In this case the current also passes through the antennas passing from terminals 52 and 53 (42 and 43 in FIG.
  • the fig. 6 shows a third example of assembly of modular transmission antennas according to the invention.
  • This combination is formed by 3 modular antennas 60a, 60b and 60c arranged at 120 degrees from each other. These three antennas are rotated, in the direction of the center, as shown by the position of the graphic symbols 61a, 61b and 61c indicating the phase of the flux delivered by each antenna.
  • the current delivered by the electronic control means arrives via the terminal 62, crosses the coil of the antenna 60a in the direction of the center, passes inside the antenna 60b and returns by crossing the coil of the latter in the direction of the Center. It then passes inside the coil 60c and returns by crossing the coil of the latter always in the direction of the center, and finally passes over the terminal 63 of the electronic control means passing inside the coil 60a.
  • the current crosses the coils of the three modular antennas in the direction of the center.
  • the flows generated by them add up in a circular distribution (64). not only in the plane of the drawing, but also in space along the axis of each antenna. If a label or smart card crosses this space, it will encounter very diverse orientation flows and the risk that it will not be detected due to a bad position of its take-up reel is almost zero. Many other combinations are of course possible to adapt to each particular case.
  • the number of modular transmission antennas connected in series according to the invention is limited not in theory, but by practical possibilities, surface to be covered, power of the electronic control means, etc. 8 to 10 seem to be a maximum.
  • the fig. 7 shows by way of example a modular transmission antenna according to the invention, to which an interesting branch connection has been added to the electronic control means and measuring coils.
  • This transmission antenna (70) which we will call the mother antenna is very similar to that of FIG. 3 and has a main winding (71) wound on a magnetic core (72) co-exists with the other modular antennas.
  • This mother antenna is mounted in a housing (73) which is only shown here very partially. At each end of this housing there are input terminals I (74, 75) and output terminals O (76, 77).
  • the main winding (71) is connected on one side to the capacitor 78 and on the other to the capacitor 79. Until then, everything is identical to the antenna of FIG. 3.
  • the first difference consists in the fact that the connection between the input 74 and the capacitor 78 is unbroken to interpose a cable with two conductors (80) which is connected to the electronic control means so that the current delivered by them arrives by one of the conductors and leave by the other.
  • the cable 80 can be inserted anywhere in the supply circuit of the main coil of the mother antenna (71) without this changes anything functionally. If we short-circuit the terminals
  • the antenna / electronic control wiring is completely separated from the wiring of the modular antennas between they.
  • the mother antenna is the only one to be connected to the electronic control means, for example by a shielded cable if these are at a certain distance, while the wiring between the modular transmission antennas which are located nearby another is simplified. Note that the mother antenna can replace any of the modular transmission antennas, regardless of their number and combination.
  • the inputs and outputs of these two measuring coils are connected to the 4 conductors, a cable (82) which is connected like cable 80 to the electronic control means.
  • the two cables 80 and 82 have been separated. We could easily use only one cable to 6 conductors, just as one could have only one measurement coil, or even have measurement coils, in a second modular transmission antenna. These possibilities are technically possible variants but without real interest. It is preferable that all the particular functions are grouped together within a single antenna, that which we have called the mother antenna, and that only the latter is connected to the electronic control means.
  • the fig. 8 schematically shows by way of example the electronic means of the control unit associated with the modular transmission antennas according to the invention.
  • these coimnande means comprise an oscillator (90), for example at 250 kHz which attacks the clock input of a flip-flop (91).
  • This flip-flop presents on its outputs Q and Q / square signals at the frequency of 125 kHz, 180 degrees out of phase put them with respect to the others, intended to co-control the power amplifier which
  • the output Q of the flip-flop (91) goes to a preamp (92) which controls in all or nothing a first pair of MOSFET N and P (93, 94) whose sources are connected to the terminals V-, respectively V + from the power supply (95) and the drains to a first output from the power amplifier (96).
  • the MOSFET N gate (93) is connected to the output of the preamp 92 by the capacitor 97 and to V- by the resistor 98.
  • the MOSFET P gate (94) is connected to the output of the amplifier 92 by capacity 99 and at V + by resistor 100.
  • the output Q / of the flip-flop (91) goes to a preamp (101) which controls in all or nothing a second pair of MOSFET N and P ( 102,
  • the MOSFET N switch (102) is connected to the output of the amplifier 101 by the capacitor 105 and to V- by the resistor 106.
  • the MOSFET P switch (103) is connected to the output of the amplifier 101 by the capacitor 107 and at V + by the resistor 108.
  • the two pairs of MOSFETs N and P work in all or nothing and in counterphase so that, when V + appears on the first output (96), V- appears on the second output (104), and vice versa.
  • the jumps of the N and P MOSFETs are decoupled by capacitors (97, 99, 105 and 107) so that the gate-source control signals which they receive from amplifiers 92 and 101 remain independent of the relative value of the voltages V +, V- compared to the supply voltage of these amplifiers.
  • this assembly (110) comprises a combination of 3 modular antennas completely identical to that described in FIG. 2.
  • One of the sides of this assembly is connected to the output (96) of the first pair of MOS FETs of power via an adjustment capacitor (111) formed for example of one or more fixed value capacitors.
  • the modular antennas are pre-tuned, there may be, depending on their arrangement in relation to each other, interactions which can cause slight variations in the resonant frequency. It is therefore preferable to provide these adjustment means to make a final adjustment.
  • the modular antennas are pre-tuned to a frequency slightly higher than the working frequency so that they can be brought back to the exact value by means of the adjustment capacity 111.
  • the antenna assembly 110 is connected between V + and V-, either at a voltage AU, during the first half-period, and between V- and V +, either at a voltage -AU during the second half-period.
  • the peak-peak voltage across the terminals of assembly 110 is therefore 2 AU, or always B-AU.
  • the mother antenna comprises two identical measuring coils but phase shifted by 180 degrees (120, 121) having at their terminals a voltage directly related to the flux generated by the current flowing in the antennas.
  • the main component of this flow is of course in relation to the current supplied at the working frequency by the electronic control means to supply the labels and smart cards.
  • this flux is modulated according to a known procedure at a much lower frequency, for example 2 kHz for 125 kHz (see FIG. 1), which generates corresponding variations in current. To recover this return signal, you must filter and integrate these. flow / current modulations.
  • the methods currently used generally analyze the voltage or the current directly at the terminals of the main coil to which are added components which are not directly related to the flux in the coil, but which depend on the number of modular antennas, losses brass, stray capacitances, etc.
  • a voltage truly representative of the flux is obtained in the coils of the modular transmission antennas. This voltage is independent of the number of antennas, and any variation in the flux produced by the presence of a label or smart card near any one of the modular antennas of the assembly results in a corresponding variation of this- this.
  • the voltage across the measuring coils (120, 121) is rectified by means of two diodes (122, 123) working alternately. This is a two-wave rectifier at the output of which there is a frequency twice the working frequency (250 kHz), which allows
  • the fig. 9 shows by way of example a particular embodiment of said electronic means according to FIG. 8.
  • One of the measurement coils of FIG. 8, for example the coil 120, is connected to the input - of an operational amplifier (130 ) through a voltage divider formed by resistors 131 and 132. The output of this amplifier
  • the amplifier 130 is connected to the input + by a voltage divider formed by the diode 133 and ⁇ resistors 134 and 135 in order to obtain a slight negative hysteresis, but of course only when said output is at least.
  • the amplifier 130 therefore operates as an asymmetrical Schmidt trigger, and delivers an all or nothing signal at its output as soon as the voltage of the negative half-period at the terminals of the coil 120 reaches a minimum value fixed by said hysteresis.
  • the amplifier 130 has a high gain, the introduction of this pennet avoid irrational behavior due to the presence of background noise of low amplitude.
  • the output of amplifier 130 is connected by a capacitor
  • oscillator 140 This time at the frequency of 500 kHz.
  • This oscillator is connected to the clock input of a divider by 4 formed by two D flip flops (141, 142) so as to obtain on the inputs of amplifiers 143 and 144 corresponding to amplifiers 92 and 101 of figure 8 square at 125 kHz, 180 degrees out of phase with each other, intended to co-control the power amplifier which feeds the modular transmission antennas.
  • the pulses at the output of amplifier 138 are directed t to the reset inputs of oscillator 140 and flip-flops 141 and 142.
  • An electronic switch 145 nevertheless allows these pulses to be sent as an option on the input flip-flop set 142. At startup, this.
  • the fig. 10 represents the form of the signals at different points of said electronic means of FIGS. 8 and 9.
  • short pulses (152) are generated at the output of the amplifier 138 when the voltage 150 reverses from least to most.
  • the Q outputs of fliptlops 141 (153) and 142 (154) are reset to 0.
  • the switch 145 therefore allows to simply modulate the signals of the modular transmission antennas according to the invention with all the desired speed.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

La présente invention concerne des assemblages d'antennes modulaires de transmission pour système d'identification RF pouvant être configurés de manière très diverse en fonction de l'utilisation. Les antennes de l'assemblage sont toutes branchées en série. Elles comportent chacune un enroulement principal bobiné sur un noyau de ferrite et sont préaccordées à la fréquence de travail au moyen de capacités internes. Des moyens de câblage simples pennettent de réaliser en un tour de main les combinaisons les plus sophistiquées.

Description

Demande de brevet
Assemblage d'antennes de transmission modulaires pour système d'identification RF
Les systèmes d'identification radio fréquence (RF) les plus courants travaillant par exemple à 125 kHz utilisent des antennes de transmission alimentées par un boîtier de commande électronique et collaborant avec des étiquettes ou cartes à puces comportant une bobine réceptrice. Ces antennes de transmission doivent d'une part générer un flux magnétique suffisant à la fréquence de base pour alimenter lesdites étiquettes ou cartes à puces par l'intennédiaire de leur bobine réceptrice, et d'autre part récupérer les signaux générés en retour par celles-ci. La puissance de ces antennes de transmission dépend fortement de la distance à laquelle on veut pouvoir alimenter et lire les étiquettes, et va de quelques dizaines de milliwatts à plusieurs dizaines de watts.
Dans la plupart des cas connus ces antennes de transmission comportent des bobines à air (sans noyau magnétique) avec des spires de surface relativement grande adaptées à la distance à laquelle on désire pouvoir alimenter et lire lesdites étiquettes ou cartes à puce. Selon les estimations courantes, la distance de détection est plus ou moins égale aux dimensions des spires de la bobine de l'antenne de transmission. Pour une bobine carrée de 40 cm de côté, on aura une distance de détection de l'ordre de 40 cm. Pour une antenne de 60 cm de côté, on aura une distance de détection de l'ordre de 60 cm, etc. Cependant il s'agit là d'une inteφrétation assez simpliste dans la mesure où il est nécessaire d'augmenter l'énergie dans les antennes de transmission en fonction de la puissance 4 de la distance pour simplement alimenter ' noπnalement lesdites étiquettes ou cartes à puce de manière qu'elles puissent répondre et envoyer un signal de retour d'énergie toujours constante. Cela signifie que le rapport entre ce signal de retour et l'énergie nécessaire . au niveau des antennes de transmission est une fonction inverse à la puissance 4 de la distance de lecture. La bobine de ces antennes de transmission forme une self qui est le plus souvent associée à une, capacité de manière à former un circuit résonnant série accordé à la fréquence de travail de manière à multiplier le NI par le facteur de qualité. Ces capacités d'accord sont généralement intégrées aux moyens électroniques de commande de ces antennes. Les antennes de transmission de ce type fonctionnent de manière préférentielle lorsque lesdites étiquettes ou cartes à puces se trouvent dans l'axe des spires.
' Il est possible, mais de manière très limitée, de faire des combinaisons de deux antennes, réparties par exemple de part et d'autre d'un passage, pour autant que ces deux antennes de transmission soient sensiblement dans le même axe.
Le brevet W098/52141 mentionne, lui, des antennes de transmission comportant des bobines de relativement petit diamètre en comparaison des spires des antennes de transmission classiques mentionnées plus haut. Contrairement aux antennes classiques, les bobines de ces antennes de transmission sont montées sur des noyaux magnétiques de forme allongée et fonctionnent de manière préférentielle lorsque lesdites étiquettes ou cartes à puces se trouvent en parallèle avec les spires de la bobine et lesdits noyaux • magnétiques.
La présente invention présente une fonne d'exécution de ce type d'antenne en y apportant l'avantage de la modularité, d'une grande souplesse d'utilisation et d'une grande diversité de combinaisons. Elle concerne un assemblage d'antennes de transmission modulaires pour système d'identification RF comportant chacune une self formée d'un enroulement principal bobiné sur un noyau magnétique caractérisé par le fait que ledit assemblage comporte plusieurs antennes de transmission modulaires branchées en série les unes avec les autres et alimentées par des moyens électroniques de commande reliés au moins à l'une d'entre elles, lesdites antennes de transmission modulaires présentant des caractéristiques électriques similaires et étant pré accordées individuellement en résonance à la fréquence de travail au moyen de capacités propres branchées en série avec les selfs formées par les enroulements principaux des antennes modulaires dudit assemblage.
La fïg. 1 représente à titre d'exemple le schéma électrique d'une antenne de transmission modulaire selon l'invention.
La fïg. 2 représente à titre d'exemple le schéma électrique d'un assemblage de 3 antennes de transmission modulaires selon l'invention..
La fïg. 3 représente deux exemples de réalisation d'antennes de transmission modulaires selon la fig. 1.
La fïg. 4 représente un premier exemple de d'assemblage d'antennes de transmission modulaires selon l'invention.
La fïg. 5 représente un deuxième exemple d'assemblage d'antennes de : transmission modulaires selon l'invention. La fïg. 6 représente un troisième exemple d'assemblage d'antennes de transmission modulaires selon l'invention.
La fïg. 7 représente à titre d'exemple une antenne de transmission modulaire selon l'invention à laquelle on a ajouté une connectique de dérivation intéressante vers les moyens électroniques de commande et des bobines de mesure.
La fïg. 8 représente schématiquement à titre d'exemple les moyens électroniques du boîtier de commande associés aux antennes de transmission modulaires selon l'invention.
La fïg. 9 représente à titre d'exemple une exécution particulière desdits moyens électroniques selon la figure 8.
La fïg. 10 représente la fonne des signaux en différents points desdits moyens électroniques des figures 8 et 9.
La fïg. 1 représente à titre d'exemple le schéma électrique d'une antenne de transmission modulaire selon l'invention. Elle comporte un noyau magnétique (1) sur lequel est bobiné un certain nombre de spires formant une self (2) de valeur L = n2/R. Comme la bobine est de petit diamètre et de relativement grande longueur, la réductance R serait trop élevée avec une bobine à air pour obtenir une self suffisante. Le noyau magnétique (1) permet donc de réduire la réductance de l'antemie et d'obtenir une self convenable dans le volume désiré. La self de l'antenne (2) est pré accordée à la fréquence de travail, par exemple 125 kHz, au moyen de capacités en série ( 3, 4) de manière que la fréquence de résonance du tout (fo) soit égale à la valeur voulue, selon la foraiule bien connue fo = 1/2 π (LC)1/2.
Dans l'exemple de la figure 1, la capacité de résonance C est formée de deux capacités de valeur 2C en série placées à chaque extrémité de la self. On peut obtenir le même résultat avec une seule capacité de valeur C, mais cela permet d'avoir une bonne symétrie dans la construction de l'antenne de transmission, comme nous le verrons de manière détaillée en figure 3. En appliquant une tension U (5) à la fréquence de résonance aux bornes de celle-ci, on va obtenir un courant inversement proportionnel à l'impédance de la self multiplié par le facteur de qualité de l'ensemble résonant self/capacité. Ce courant détennine directement le flux généré par l'antenne, selon la fonnule bien connue φ = NI / R. Ainsi plus le facteur de qualité de l'antenne est élevé, plus elle est capable d'alimenter des étiquettes ou cartes à puces à une grande distance, et donc de recevoir leurs informations en retour. Ce paramètre est donc particulièrement important. Mais, pour que l'antenne puisse bénéficier de ce facteur de qualité élevé, il faut impérativement qu'elle travaille à sa fréquence de résonance propre, ce qui nécessite de préférence certaines dispositions particulières décrites aux figures 9 et 10.
Rappelons brièvement et de mamère très schématique le mode - de fonctionnement des étiquettes et cartes à puce pour système d'identification RF. Elles comportent une bobine réceptrice (6) qui alimente un circuit intégré (7). La première condition pour que l'étiquette fonctionne est que la tension générée aux bornes de la bobine (6) par le flux délivré par l'antenne de transmission modulaire (1,2) soit suffisante pour faire fonctionner conectement le circuit intégré (7). Si c'est le cas, ce dernier va établir la communication avec l'antenne en modulant la charge aux bornes de la bobine réceptrice (6) à une fréquence et selon une procédure connues en commutant par exemple une résistance (8) au moyen d'un interrupteur électronique (9). La bobine réceptrice (6) et l'antenne modulaire de transmission (1,2) sont couplées à la manière d'un transformateur, si bien que les variations de charge au niveau de la bobine (6) induisent des variations de courant dans l'antenne (1,2). L'analyse de ces variations de courant permet de restituer et interpréter les signaux transmis par l'étiquette. Il est bien clair que plus celle-ci est éloignée de l'antenne, plus le couplage est faible et plus la restitution des signaux est délicate. La position de la bobine réceptrice (6) dans le flux a aussi une grande importance et présente des angles morts où la transmission devient impossible. Certaines fonnes d'exécution de ces étiquettes ou cartes à puce commes celles décrites dans les brevets WO 98/52141 ou WO 00/69016 pennettent de réduire ces angles morts sans toutefois les supprimer totalement.
La fïg. 2 représente à titre d'exemple le schéma électrique d'un assemblage de 3 antennes de transmission modulaires selon l'invention. Sur cette figure, trois antennes de transmission de caractéristiques identiques sont branchées en série. On a alors trois selfs ( 10, 11, 12) avec chacune leurs deux capacités de valeur 2C en série ( 13, 14, 15, 16, 17, 18). Les 3 selfs et les 6 capacités sont en série de telle manière que la fréquence de résonance de l'ensemble est de fo = 1/2 π (3Lx2C/6)1/2 = 1/2 π (LC)1/2. On voit donc que la fréquence de résonance reste la même. Par contre, si on multiplie le nombre d'antennes modulaires, c'est en principe pour augmenter le couverture opérationnelle du système, et il est souhaitable de ne pas réduire le nombre de NI par antenne. Pour cela, il est nécessaire de maintenir la tension U aux bornes de chaque antenne à sa valeur de consigne, et par là de multiplier la tension de travail Ut aux bornes de l'ensemble par le nombre d'antennes modulaires. Dans le cas représenté cette tension est donc égale à Ut = 3U.
La fïg. 3 représente deux exemples de réalisation d'antennes de transmission modulaires selon la fïg. 1. En fait il s'agit de deux antennes identiques (20, 20') placées à 180 degrés l'une par rapport à l'autre. Chaque antenne comporte un certain nombre de spires (21, 21') bobinées sur des noyaux magnétiques sous forme de bâtons de fenite (22, 22') de manière à réaliser des selfs capables de générer le flux magnétique nécessaire pour alimenter les étiquettes « et cartes à puces RF comme mentionné plus haut. Ces antennes sont montées dans des boîtiers ad hoc (23, 23') comportant à chacune de leurs extrémités des éléments de connexion, connecteurs, câbles ou autres, tous les moyens connus des gens de métier étant envisageables. Dans le cas représenté il s'agit de simples bornes pour fiches banane (24, 24', 25, 25', 26, 26' et 27, 27'). Dans cet exemple, bien que de nombreuses autres combinaisons soient possibles, ces bornes sont subdivisées en bornes d'entrée (I) et bornes de sortie (O) de manière à faciliter les interconnections entre les antennes modulaires comme décrit aux figures 4, 5 et 6. Ces bornes d'entrée et de sortie peuvent être différenciées par exemple par la couleur, bornes d'entrée (I) rouges et bornes de sortie (O) bleues. Chaque extrémité de chaque boîtier d'antenne de
, transmission (23, 23') comporte une borne d'entrée (24, 24', et 25, 25') à gauche, et une borne de sortie à droite (26, 26', et 27, 27'). Les bornes d'entrée
(24, 24') sont reliées électriquement par un condensateur (28, 28') à l'entrée du bobinage de l'antenne (21, 21'), alors que les bornes de sortie (27, 27') sont reliées électriquement par un condensateur (29, 29') à la sortie du bobinage de ladite antenne. Ces condensateurs (28, 28' et 29, 29') conespondent aux capacités (3, 4) de la figure 1 qui permettent de pré accorder l'antenne modulaire à la fréquence de travail selon la relation donnée au paragraphe 4 de la page 4, fo = l/2 π (LC)1/2. Il est clair que, selon d'autres modes de réalisation, les capacités de préaccord pourraient être placées à l'extérieur des boîtiers des antennes de transmission, par exemple dans le boîtier de commande électronique de celles-ci ou même incoφorées dans le câblage, sans que cela change leurs caractéristiques au niveau de la transmission.. Cependant la configuration décrite ici comporte certains avantages. En raison du facteur de qualité des circuits résonants série formés par les bobmes (21, 21') avec les capacités (28, 28' et 29, 29'), la surtension aux bornes des bobmes (21, 21') peut atteindre plusieurs centaines de volts. Cela pourrait s'avérer dangereux et nécessiterait des précautions particulières si cette tension
« apparaissaient directement sur les bornes de comiexion. En incoφorant les condensateurs de pré accordage de l'antemie de transmission dans le boîtier, on limite la tension sur les bornes de connexion à U, tension nécessaire pour exciter la résonance série de l'ensemble, tout en simplifiant les interconnexions entre modules d'antenne. On peut voir sur le dessin de la figure 3 que les bornes 25 et 26, respectivement 25' ' et 26' sont reliées directement électriquement l'une à l'autre par des liaisons 30 et 30' parallèles aux bobines d'antenne (21, 21'). Il s'agit simplement là de liaisons pennettant de simplifier le câblage qui assure le passage du courant circulant dans les antennes de transmission vers le boîtier de commande électronique. Ces liaisons pourraient également se faire à l'extérieur des boîtiers des antennes, mais nous venons
, aux figures suivantes que la configuration décrite ici comporte des avantages intéressants. Enfin, pourquoi avoir représenté deux antennes similaires (20, 20') à 180 degrés l'une de l'autre. Prenons l'exemple de l'antenne 20. Si le courant entre dans l'antenne par l'entrée 24, sort par la sortie 27 et revient par l'entrée 25 pour ressortir par la sortie 26, le courant passera dans les spires de la bobine 21 dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui génère un flux que nous appellerons de phase A. Si au contraire le courant entre par l'entrée 25,
'' sort par la sortie 26, revient par l'entrée 24 et ressort par la sortie 27, le courant passera également dans les spires de la bobine 21 dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui génère toujours un flux de phase A. Le sens de ce flux est déterminé par un symbole graphique (31) à rextrémité du boîtier (23). La phase du flux par rapport au courant reste donc la même pour autant que l'on entre dans l'antenne par une des bornes d'entrée ( 24, 25) et que l'on en sorte par une des bornes de sortie ( 27, 26). Pour l'antenne 20' qui est disposée à 180 degrés de l'antenne 20, on a exactement le contraire. Que le courant entre par l'entrée 24' ou par l'entrée 25', le courant passera dans la bobine 21' dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui générera un flux de phase A+180 degrés, soit un flux inverse à celui généré par
; l'antenne 20. Le symbole graphique 31' indiquant la phase du flux dans l'antenne 20' se trouve donc à 180 degrés par rapport au symbole graphique conespondant 30 de l'antenne 20. Ces symboles graphiques pennettent à l'installateur de se rendre compte immédiatement si les flux délivrés par des antennes qui se trouvent à proximité les unes des autres sont en phase ou à contre phase. L'intérêt de ces différentes particularités ressortiront plus en détail des descriptions des figures 4 à 6.
La fïg. 4 représente un premier exemple d'assemblage d'antennes de transmission modulaires selon l'invention. Ces antennes de transmission sont au nombre de 4, placées en série par paires (40a, 40b, et 40c, 40d) de chaque . côté de l'espace dans lequel on veut pouvoir alimenter les étiquettes ou cartes à puce et communiquer avec elles, par exemple un passage de porte. On peut constater que les 4 antennes sont orientées dans le même sens comme l'antenne 20 de la figure 3. Ainsi les symboles graphiques (41a, 41b, 41c et 41d ) qui indiquent la phase du flux généré par chaque antenne sont-ils tous dirigés vers le haut. Pour que le sens du flux soit correct et conesponde au symbole graphique, il faut que les sorties (0) soient branchées à des entrées (I). Ainsi le courant délivré par le circuit électronique de commande entre par une première liaison électrique dans l'antenne 40a par l'entrée 42a, passe dans la bobine et sort par la sortie 43 a. Il entre ensuite dans l'antenne 40b par l'entrée 42b passe par la bobine et ressort par la sortie 43b. Dans la configuration représentée, la deuxième paire d'antennes (40c et 40d) est alimentée par le haut. Aussi le courant entre-il dans l'antemie 40c par l'entrée 44c, reliée à la sortie 43b de l'antenne 40b. Pour que la direction du flux généré par l'antenne 40c soit conect, c'est au retour que le courant doit traverser la bobine. Le courant passe donc en droite ligne de l'entrée 44c à la sortie 45c reliées directement électriquement l'une à l'autre (voir liaisons 30 et 30' de la figure 3). De la sortie 45c, le courant arrive dans l'antenne 40d par l'entrée 44d et passe directement sur la sortie 45d, comme dans le cas de l'antenne 40c. Aπivé à ce point, les 4 antennes sont reliées électriquement, mais seules les bobines des antennes 40a et 40b sont branchées. Par ailleurs, si on veut que le courant circule, il faut compléter le câblage de manière à boucler le circuit et revenir sur le circuit électronique de commande, tout en passant par les bobines des antennes 40c et 40d. Ainsi la sortie 45d de l'antenne 40d est reliée à l'entrée 42d de celle-ci. Le courant traverse la bobine de cette antenne et ressort par la sortie 43d reliée à l'entrée 42c de l'antenne 40c. Le courant traverse alors la bobine de cette antenne et ressort par la sortie 43 c. Celle-ci est reliée à l'entrée 44b de l'antenne 40b, elle-même reliée directement à la sortie 45b. Enfin cette sortie est reliée à l'entrée 44a de l'antenne 40a qui est reliée directement à la sortie 45a. Ainsi le courant va passe directement de l'entrée 44b de la bobine 40b à la sortie 45a de la bobine 40a. Cette sortie est reliée par une seconde liaison électrique au circuit électronique de commande. Ainsi la boucle est fennée et le courant passe à travers les bobines des 4 antennes. On peut constater les points suivants: 1/ Le courant traverse toujours les bobines en passant des bornes 42 aux bornes 43 de manière que le flux soit toujours dans la bonne phase. 2/ Le courant passe toujours par liaison directe des bornes 44 aux bornes 45. Ces liaisons directes pourraient passer par l'extérieur sans traverser les antennes, mais la solution proposée a l'avantage de la systématique et pennet d'éviter des eneurs de branchement.
Chaque sortie est reliée à une entrée par le chemin le plus court et le câblage entre antennes est ainsi très simplifié. Comme les flux 46 générés par les 4 antennes sont en phase, on a une orientation relativement unidirectionnelle de ceux-ci dans l'espace couvert par les antennes. Cela n'est pas forcément la meilleure solution dans la mesure ou les étiquettes et cartes à puces présentent des angles morts selon leur position par rapport au flux. Il peut donc être préférable de varier l'orientation de ces flux pour pallier à ce défaut. C'est ce qui fait l'objet des variantes des figures 5 et 6.
La fïg. 5 représente un deuxième exemple d'assemblage d'antennes de transmission modulaires selon l'invention.. Dans cette combinaison, les antennes de transmission sont au nombre de 4 comme dans la figure précédente placées en série par paires (50a, 50b et 50c 50d) de chaque côté de l'espace à couvrir. La différence consiste dans le fait que les antennes modulaires 50b et 50c sont tournées de 180 degrés par rapport aux antennes 40b et 40c de la figure précédente. Ainsi les symboles graphiques 51a et 5 ld sont-ils vers le haut, et les symboles graphiques 51b et 51c vers le bas. Cela signifie que les flux générés par les modules d'antenne 50b et 50c sont en opposition à 180 degrés par rapport aux flux générés par les modules d'antenne 50a et 50d. Nous venons plus loin ce que cela signifie au niveau de la distribution du flux. Mais examinons d'abord de manière rapide le passage du courant dans les modules d'antenne, compte tenu du fait que la liaison entre les deux paires d'antenne modulaires se fait par le bas, et non plus par le haut comme à la figure 4. Le courant généré par les moyens électroniques de commande anive à l'entrée 52a de l'antenne 50a, traverse la bobine et ressort par la sortie 53a. Il passe ensuite par l'entrée 54b de l'antenne 50b et ressort directement sur la borne 55b pour rentrer par la borne 52b, traverser la bobine et ressortir par la borne 53b, revenir sur la bobine 50a et la traverser directement par les bornes 54a et 55a. Dans ce cas le courant traverse toujours les antennes en passant des bornes 52 et 53 (42 et 43 dans la figure 4), mais dans un sens inverse compte tenu du fait que les modules d'antennes 50a et 50b sont disposés à 180 degrés l'un de l'autre. Les flux générés par ces deux antennes sont donc opposés à 180 degrés. Le courant passe ensuite par l'entrée 52d de l'antemie 50d, traverse la bobine et ressort par la sortie 53 d. Il va après sur l'entrée 54c de l'antenne 50c et ressort directement sur la borne 55c pour rentrer par la borne 52c, traverser la bobine et ressortir par la borne 53c, revenir sur la bobine 50d et la traverser directement par les bornes 54d et 55d pour retourner vers le circuit électronique de commande. Dans ce cas le courant traverse également les antennes en passant des bornes 52 et 53 (42 et 43 dans la figure 4), mais dans un sens inverse compte tenu du fait que les modules d'antennes 50d et 50c sont disposés à 180 degrés l'un de l'autre. Les flux générés par ces deux antennes sont donc opposés à 180 degrés. Comme on peut le voir sur la figure, les flux générés par cette disposition d'antennes modulaires ne sont plus unidirectionnels mais se font opposition et se séparent selon 4 orientations différentes (56) ce qui peut pennettre de se rendre relativement indépendant de la position des étiquettes et cartes à puce passant dans l'espace couvert par cet assemblage d'antennes modulaires. Notons que, dans cet exemple, les deux paires d'antennes auraient pu être reliées par le haut plutôt que par le bas coimne dans l'exemple de la figure précédente, et inversement. Cela démontre la diversité de combinaisons possibles au niveau du branchement des antennes modulaires entre elles. Par exemple il n'est pas indispensable que les antennes soient parallèles coimne le montre l'exemple de la figure 6.
La fïg. 6 représente un troisième exemple d'assemblage d'antennes de transmission modulaires selon l'invention. Cette combinaison est fonnée de 3 antennes modulaires 60a, 60b et 60c disposées à 120 degrés les unes des autres. Ces trois antennes sont tournées, en direction du centre coimne le montre la position des symboles graphiques 61a, 61b et 61c indiquant la phase du flux délivré par chaque antenne. Le courant délivré par les moyens électroniques de commande arrivent par la borne 62, traverse la bobine de l'antenne 60a en direction du centre, passe à l'intérieur de l'antenne 60b et revient en traversant la bobine de celle-ci en direction du centre. Il passe ensuite à l'intérieur de la bobine 60c et revient en traversant la bobine de celle- ci toujours en direction du centre, et enfin passe sur la borne 63 des moyens électroniques de commande en passant à l'intérieur de la bobine 60a. Ainsi le courant traverse-t-il les bobines des trois antennes modulaires dans la direction du centre. Les flux générés par celles-ci s'additionnent selon une répartition circulaire (64). non seulement dans le plan du dessin, mais également dans l'espace selon l'axe de chaque antenne. Si une étiquette ou carte à puce traverse cet espace, elle va rencontrer des flux d'orientation très diverses et le risque qu'elle ne soit pas détectée en raison d'une mauvaise position de sa bobine réceptrice est quasiment nul. Bien d'autres combinaisons sont bien sûr possible de mamère à s'adapter à chaque cas particulier. Le nombre d'antennes de transmission modulaires branchées en série selon l'invention est limité non pas en théorie, mais par les possibilités pratiques, surface à couvrir, puissance des moyens électroniques de commande, etc. 8 à 10 semblent être un maximum.
La fïg. 7 représente à titre d'exemple une antenne de transmission modulaire selon l'invention, à laquelle on a ajouté une connectique de dérivation intéressante vers les moyens électroniques de commande et des bobines de mesure. Cette antenne de transmission (70) que nous appellerons antenne mère est très similaire à celle de la figure 3 et a un enroulement principal (71) bobiné sur un noyau magnétique (72) coimne les autres antennes modulaires. Cette antenne mère est montée dans un boîtier (73) qui n'est représenté ici que très partiellement. A chaque extrémité de ce boîtier on retrouve des bornes d'entrée I (74, 75) et des bornes de sortie O (76, 77). L'enroulement principal (71) est relié d'un côté au condensateur 78 et de l'autre au condensateur 79. Jusque là tout est identique à l'antenne de la figure 3.
La première différence consiste dans le fait que la liaison entre l'entrée 74 et le condensateur 78 est intenompue pour intercaler un câble à deux conducteurs (80) qui est relié aux moyens électroniques de commande de manière que le courant délivré par ceux-ci arrive par l'un des conducteurs et reparte par l'autre. Notons que le câble 80 peut être intercalé n'importe où dans le circuit d'alimentation de la bobine principale de l'antenne mère (71) sans que cela change quoi que ce soit sur le plan fonctionnel. Si on court-circuite les bornes
74 avec 76 et 75 avec 77, le courant arrive par le premier conducteur du câble
' 80 sur le condensateur 78, traverse la bobine principale 71 et le condensateur
79, passe par la borne 77 vers la borne 75 et revient par les bornes 76 et 74 sur le deuxième conducteur du câble 80. La boucle est ainsi fermée et le courant circule conectement dans l'antenne 70. Le but est cependant de travailler avec plusieurs antennes modulaires en série. Pour cela il suffit de les brancher aux bornes 74, 76 ou 75, 77, par exemple selon des différentes combinaisons des figures 4, 5 et 6. Ainsi on a complètement séparé le câblage antenne/moyens électroniques de coimnande du câblage des antennes modulaires entre elles. L'antenne mère est la seule à être reliée aux moyens électroniques de coimnande, par exemple par un câble blindé si ceux-ci se trouvent à ime certaine distance, alors que le câblage entre les antennes de transmission modulaires qui se trouvent à proximité les unes des autres est simplifié. Notons que l'antenne mère peut remplacer n'importe laquelle des antennes de transmission modulaires et ceci quels que soient leur nombre et leur combinaison.
La deuxième différence consiste dans le fait que l'antenne mère 70 comporte un emoulement supplémentaire bifilaire (81) bobiné sur le noyau magnétique (72). Par cet emoulement, on obtient deux bobines de mesure identiques dont la tension aux bornes est proportionnelle au flux qui traverse ledit noyau magnétique, selon la relation bien connue e = - n dΦ/dt = - Ldi/dt. Les entrées et sorties de ces deux bobines de mesure sont branchées aux 4 conducteurs , d'un câble (82) qui est relié comme le câble 80 aux moyens électroniques de commande. C'est pour la commodité la description que les deux câbles 80 et 82 ont été séparés. On pourrait sans problème n'utiliser qu'un seul câble à 6 conducteurs, de même qu'on pourrait n'avoir qu'une seule bobine de mesure, ou même avoir des bobines de mesure, dans une deuxième antenne de transmission modulaire. Ces possibilités sont des variantes tecliniquement possibles mais sans intérêt réel. Il est préférable que toutes les fonctions ' particulières soient regroupées au sein d'une seule antenne, soit celle que nous avons appelée antenne mère, et que seule celle-ci soit reliée aux moyens électroniques de commande.
La fïg. 8 représente schématiquement à titre d'exemple les moyens électroniques du boîtier de coimnande associés aux antennes de transmission modulaires selon l'invention. Dans une configuration bien connue, ces moyens de coimnande comportent un oscillateur (90), par exemple à 250 kHz qui attaque l'entrée horloge d'un flip-flop (91). Ce flip-flop présente sur ses sorties Q et Q/ des signaux carrés à la fréquence de 125 kHz, déphasés de 180 degrés les mis par rapport aux autres, destinés à coimnander l'ampli de puissance qui
' alimente les antennes de transmission modulaires selon l'invention. Ainsi, la sortie Q du flip-flop (91) va sur un préampli (92) qui commande en tout ou rien une première paire de MOSFET N et P (93, 94) dont les sources sont branchées aux bornes V-, respectivement V+ de l'alimentation de puissance (95) et les drains à une première sortie de l'ampli de puissance (96). A cet effet, le gâte du MOSFET N (93) est relié à la sortie du préampli 92 par la capacité 97 et à V- par la résistance 98. De même le gâte du MOSFET P (94) est relié à la sortie de l'ampli 92 par la capacité 99 et à V+ par la résistance 100. Symétriquement, la sortie Q/ du flip-flop (91) va sur un préampli (101) qui commande en tout ou rien une seconde paire de MOSFET N et P (102,
103) ) dont les sources sont branchées aux bornes V-, respectivement V+ de
< l'alimentation de puissance (95) et les drains à ime deuxième sortie de l'ampli de puissance (104) . Le gâte du MOSFET N (102) est relié à la sortie de l'ampli 101 par la capacité 105 et à V- par la résistance 106. De même le gâte du MOSFET P (103) est relié à la sortie de l'ampli 101 par la capacité 107 et à V+ par la résistance 108. Les deux paires de MOSFET N et P travaillent en tout ou rien et en contrephase de manière que, lorsque V+ apparaît sur la première sortie (96), V- apparaît sur la deuxième sortie (104), et inversement. Les gâtes des MOSFET N et P sont découplés par des capacités (97, 99, 105 et 107) de manière que les signaux de commande gate-source qu'ils reçoivent des amplis 92 et 101 restent indépendants de la valeur relative des tensions V+, V- par rapport à la tension d'alimentation de ces amplis. En effet, dans la configuration décrite, l'alimentation de puissance (95) se compose en fait de 3 modules en série (95a, 95b et 95c) dont les sorties sont reliées à un sélecteur à 3 positions A (109) permettant de choisir trois valeurs de V+ par rapport à V-, par exemple 12 volts (position A=1=U), 24 volts (position A=2=2U), ou 36 volts (position A=3=3U). Ainsi les tensions délivrées par l'alimentation de puissance (95) dépendent de la position A du sélecteur (109) selon la relation AU. Coimne nous le verrons plus loin, cela pennet de s'adapter rapidement au nombre d'antennes de transmission modulaires de l'assemblage selon l'invention. Dans notre cas, cet assemblage (110) comporte une combinaison de 3 antennes modulaires tout à fait identique à celle décrite à la figure 2. Un des côtés de cet assemblage est relié à la sortie (96) de la première paire de MOS FET de puissance par l'intennédiaire d'une capacité d'ajustement (111) fonnée par exemple d'un ou plusieurs condensateurs de valeurs fixes. Bien que les antennes modulaires soient préaccordées, il peut y avoir, selon leur disposition les unes par rapport aux autres, des interactions qui peuvent provoquer de légères variations de la fréquence de résonance. Il est donc préférable de prévoir ces moyens d'ajustement pour faire un réglage final précis lorsque tout est définitivement en place. Ici les antennes modulaires sont préaccordées à une fréquence légèrement plus élevée que la fréquence de travail de manière à pouvoir être ramenée à la valeur exacte au moyen de la capacité d'ajustement 111. Le second côté de l'assemblage 110 est relié à un sélecteur à deux positions B (112) pennettant de se connecter soit à V- (position B=l), soit à la sortie (104) de la seconde paire de MOS FET de puissance (position B=2). Si le sélecteur 112 est sur la position B=l, l'assemblage d'antennes de transmission modulaires selon l'invention (110) est branché entre V+ et V-, soit à une tension AU, pendant une première demi- période, et entre V- et Y-, soit 0, pendant la seconde demi-période. La tension peak-peak aux bornes de l'assemblage 110 est donc de AU = soit BA-U. Par contre si le sélecteur 112 est sur la position B=2, l'assemblage d'antennes 110 est branché entre V+ et V-, soit à une tension AU, pendant la première demi- période, et entre V- et V+, soit à une tension -AU pendant la seconde demi- période. La tension peak-peak aux bornes de l'assemblage 110 est donc de 2 AU, soit toujours B-AU. La tension peak-peak aux bornes de l'assemblage d'antennes de transmission 110 peut donc être sélectionnée au moyen des sélecteurs A et B selon 6 combinaisons allant de U ( A=l, B≈l) à 6 U (A=3, B=2). Or nous avons vu à la figure 2 que, pour maintenir le NI dans les antennes de transmission modulaires, il était nécessaire de multiplier la tension aux bornes de l'assemblage par le nombre d'antennes. Ainsi, dans l'exemple réprésenté ici qui comporte 3 antennes modulaires en série, A est sur la position 3 et B sur la position 1. On a ainsi aux bornes de l'assemblage 110 une tension peak-peak de 3U correspondant au nombre d'antennes. Notons que si on augmente la tension en fonction du nombre d'antennes, le courant, lui, reste constant, et on ne surcharge ni les MOS FET de puissance dans la mesure où ils sont adaptés aux tensions max. de travail, ni les modules d'alimentation (95). En augmentant le nombre de ceux-ci à 4 et en adaptant le nombre de positions A du sélecteur 109, on. pourrait alimenter jusqu'à 8 antennes, et ainsi de suite. Cette façon de faire pennet de réaliser des moyens électroniques de coimnande pouvant être adaptés très facilement à toutes les combinaisons possibles d'assemblage d'antennes de transmission modulaires selon l'invention. Cependant, la réalisation de moyens de commande spécifiques à une application détenninée reste bien sûr toujours possible.
En fait, coimne nous l'avons vu à la figure 7, seule l'une des antennes de transmission modulaires de l'assemblage 110, appelée antenne mère et positionnée n'importe où dans la combinaison, est reliée aux moyens électroniques de commande. Cette antenne mère comporte deux bobines de mesure identiques mais déphasées de 180 degrés ( 120, 121) présentant à leurs bornes une tension en relation directe avec le flux généré par le courant qui circule dans les antennes. La principale composante de ce flux est bien sûr en relation avec le courant fourni à la fréquence de travail par les moyens électroniques de commande pour assurer l'alimentation des étiquettes et cartes à puces. Lorsque celles-ci répondent, ce flux est modulé selon une procédure connue à une fréquence beaucoup plus basse, par exemple 2kHz pour 125 kHz (voir figure 1), ce qui génère des variations de courant conespondantes. Pour récupérer ce signal de retour, il faut filtrer et inteφréter ces . modulations de flux/courant. Les méthodes actuellement utilisées analysent généralement la tension ou le courant directement aux bornes de la bobine principale auxquels viennent se supeφoser des composantes qui ne sont pas directement en relation avec le flux dans la bobine, mais qui dépendent du nombre d'antennes modulaires, des pertes cuivres, des capacités parasites, etc. En introduisant au niveau de l'antenne mère une ou plusieurs , bobines de mesure complètement indépendantes de la bobine principale, on obtient une tension vraiment représentative du flux dans les bobines des antennes de transmission modulaires. Cette tension est indépendante du nombre d'antennes, et toute variation du flux produite par la présence d'une étiquette ou carte à puce à proximité de l'une quelconque des antennes modulaires de l'assemblage se traduit par une variation conespondante de celle-ci. Pour détecter ces variations de flux et restituer les signaux en retour des étiquettes et cartes à puces, la tension aux bornes des bobines de mesure (120, 121) est redressée au moyen de deux diodes (122, 123) travaillant en alternance. Il s'agit là d'un redresseur à deux alternances à la sortie duquel on a une fréquence double de la fréquence de travail (250 kHz), ce qui permet de
. mieux séparer les signaux en retour à 2 kHz de la fréquence de base. Cette séparation se fait de mamère générale au moyen d'un filtre passe bas qui élimine la fréquence de base (124), ce filtre étant relié à un circuit de démodulation (125) qui restitue par l'intermédiaire d'un ampli de type trigger de Schmidt (126) des signaux conformes aux signaux en retour des étiquettes ou cartes à puce qui se trouvent dans le champ d'opération de l'une ou l'autre des antennes de transmission modulaires selon l'invention. Les possibilités de configurations de ces différents circuits sont extrêmement nombreuses, et nous n'irons pas plus en détail dans leur description dans la mesure ou cela ne fait pas directement partie de l'objet de l'invention. Les figures 9 et 10 donnent toutefois quelques compléments d'information intéressants pour la compréhension de celle-ci.
La fïg. 9 représente à titre d'exemple une exécution particulière desdits moyens électroniques selon la figure 8. L'une des bobines de mesure de la figure 8, par exemple la bobine 120, est reliée à l'entrée - d'un ampli opérationnel (130) par un diviseur de tension formé des résistances 131 et 132. La sortie de cet ampli
130 est reliée à l'entrée + par un diviseur de tension formé de la diode 133 et ι des résistances 134 et 135 de mamère à obtenir une légère hystérésis négative, mais bien sûr uniquement lorsque ladite sortie est au moins. L'ampli 130 fonctionne donc coimne trigger de Schmidt dissymétrique, et délivre sur sa sortie un signal tout ou rien dès que la tension de la demi-période négative aux bornes de la bobine 120 atteind une valeur minimum fixée par ladite hystérésis. Comme l'ampli 130 a un gain élevé, l'introduction de celle-ci pennet d'éviter un comportement irrationnel dû à la présence de bruits de fonds de faible amplitude. La sortie de l'ampli 130 est reliée par une capacité
(136) à une résistance (137) branchée au + de l'alimentation et à l'entrée d'un inverseur (138), de manière à générer sur la sortie de celui-ci une impulsion positive courte conespondant au flanc négatif de la tension à la sortie de
. l'ampli 130. Ce flanc négatif survient dès que ladite tension minimum ait été atteinte au moment où la tension aux bornes de la bobine 120 passe par 0 pour devenir positive coimne représenté à la figure 10.
Par ailleurs nous retrouvons un oscillateur (140), mais cette fois à la fréquence de 500 kHz. Cet oscillateur est relié à l'entrée clock d'un diviseur par 4 formé de deux flip flops D (141, 142) de manière à obtenir sur les entrées des amplis 143 et 144 conespondant aux amplis 92 et 101 de la figure 8 des signaux carrés à 125 kHz, déphasés de 180 degrés les uns par rapport aux autres, destinés à coimnander l'ampli de puissance qui alimente les antennes de transmission modulaires. Les impulsions à la sortie de l'ampli 138 sont dirigées t vers les entrées de reset de l'oscillateur 140 et des flip-flops 141 et 142. Un commutateur électronique 145 pennet toutefois de d'envoyer en option ces impulsions sur l'entrée set du flip-flop 142. Au démarrage, ce. circuit se comporte comme celui de la figure 8 et les antennes modulaires sont alimentées par l'ampli de puissance à la fréquence générée par l'oscillateur 140 et les flip-flops 141 et 142. Toutefois nous avons dit plus haut qu'en raison du facteur de qualité élevé des antennes, il était : souhaitable de travailler à la fréquence de résonnance exacte de l'assemblage selon l'invention. Aussi, dès que la tension aux bornes de la bobine de mesure 120 atteind la tension minimum requise, les impulsions courtes générées à la sortie de l'ampli 138 remettent à 0 l'oscillateur 140 et les flip flops 141 et 142. Ainsi les signaux canes générés par ces circuits aux sorties des amplis 143 et 144 sont-ils synchronisés sur la fréquence de résonnance propre des antennes. Notons que cette adaptation de la fréquence ne concerne que quelques pour mille, 1 ou 2 pour cents au maximum, mais cela est suffisant pour améliorer les performances des antennes. Cependant, pour que cette synchronisation fonctionnent correctement, il faut que les phases entre les signaux carrés aux sorties des amplis 143 et 144 soit parfaitement définie par rapport aux ι impulsions de remise à 0 générées à la sortie de l'ampli 138. Par ailleurs, en basculant de l'entrée reset du flip flop 142 sur l'entrée set au moyen du commutateur 145, on inverse les phases des sorties des amplis 143 et 144, ce qui permet de réaliser une fonction supplémentaire intéressante .C'est ce que nous allons montrer à la figure 10 ci-après
La fïg. 10 représente la fonne des signaux en différents points desdits moyens électroniques des figures 8 et 9. Premièrement on trouve la tension sinusoïdale aux bornes de la bobine de mesure 120. Cette tension (150) e = - n dΦ/dt = - Ldi/dt est déphasée de 90 degrés, soit un quart de période par rapport au courant dant la bobine (151). Lorsque l'amplitude de la tension 150 atteind le , minimum requis, des impulsions courtes (152) sont générées à la sortie de l'ampli 138 lorsque la tension 150 s'inverse du moins au plus. Dans le premier cas de figure ( commutateur 145 sur reset), les sorties Q des fliptlops 141 (153) et 142 (154) sont remises à 0. Comme le flip flop 142 bascule sur le flan positif de son entrée clock, sa sortie passe à 1 après 1/4 de période et les sorties des amplis 143 et 144 qui commandent l'ampli de puissance qui alimente les antennes de transmission modulaires se trouvent en phase conecte avec le courant dans ces antennes (151). Cela représente un oscillateur parfaitement synchronisé et le courant va augmenter très rapidement jusqu'à l'amplitude maximum possible avec ledit ampli de puissance. On a ainsi trois étapes au niveau du démanage, alimentation à la fréquence propre du générateur, synchronisation dudit générateur à la fréquence de résonance de l'assemblage des antennes de transmission modulaire selon l'invention dès que l'amplitude est suffisante, et stabilisation à l'amplitude max. Cela est très important car, pour, écrire dans les étiquettes et cartes à puces de type RF, il est nécessaire de moduler en tout ou rien le signal transmis par les antennes à relativement haute fréquence. Cela implique qu'il faut pouvoir enclencher et réduire ce signal le plus rapidement possible. Le fait d'utiliser un générateur qui se synchronise de manière à atteindre sans coup férir l'amplitude max pennet de résoudre ce problème à l'enclenchement. Pour réduire rapidement ce signal, le problème est plus difficile dans la mesure où, en raison du facteur de qualité de l'antenne de transmission, cette réduction s'opère nonnalement de manière exponentielle selon une constante de temps non négligeable. Il est donc nécessaire d'amortir l'antenne pouf réduire cette constante. C'est là qu'intervient le commutateur 145. Ce commutateur permet d'intervertir les signaux aux sorties des amplis 143 et 144 (155) de mamère que l'ampli de puissance travaille en contre-phase avec le courant dans les antennes. De cette mamère, on réalise ainsi en quelque sorte un anti-oscillateur synchronisé qui pennet de réduire très rapidement ledit courant pour le ramener en-dessous de la valeur minimum. Dès qu'on ramène le commutateur 145 sur la position reset, les signaux aux sorties des amplis 143 et 144 seront rétablis dans leur phase conecte et ledit courant sera rétabli dans les meilleurs délais. Le commutateur 145 pennet donc de moduler simplement les signaux des antennes de transmission modulaires selon l'invention avec toute la rapidité souhaitée.
Il existe bien sûr de très nombreuses variantes d'assemblages d'antennes modulaires selon l'invention, mais leur description n'apporterait pas d'éléments supplémentaires à sa compréhension.

Claims

Revendications
/ Assemblage d'antennes de transmission modulaires pour système d'identification RF comportant chacune une self fonnée d'un enroulement principal (21, 71) bobiné sur un noyau magnétique (22,
72), caractérisé par le fait que ledit assemblage comporte plusieurs antennes de transmission modulaires branchées en série les unes avec les autres (10,11,12/ 40a,b,c,d /50a,b,c,d /60a,b,c) et alimentées par des moyens électroniques de coimnande (90-109) reliés au moins à l'une d'entre elles, lesdites antennes de transmission modulaires présentant des caractéristiques électriques similaires et étant pré accordées individuellement en résonance à la fréquence de travail au moyen de capacités propres (13, 14, 15, 16, 17, 18) branchées en série avec les selfs formées par les enroulements principaux des antennes modulaires dudit assemblage.
/ Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les capacités propres à chaque antenne (28, 29) sont branchées à l'intérieur même du boitier de celle-ci.
/ Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque antenne comporte au moins une borne d'entrée (24) et une borne de sortie (27), lesdites capacités propres (28, 29) et l'enroulement principal de ladite antenne (21) étant branchés en série entre ces deux bornes. / Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledites bornes d'entrée (24) et de sortie (27) sont placées chacune à l'une des extrémités du boitier de ladite antenne.
5/ Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque antenne comporte une deuxième paire de bornes d'entrée (25) et de sortie (26) reliées directement entre elles électriquement et placées de manière qu'il y ait une borne d'entrée et une borne de sortie à chaque extrémité du boitier de ladite antenne.
6/ Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon la revendication 1, caractérisé par le fait que des moyens de câblage comportant deux conducteurs (80) sont intercallés (74, 78) dans le circuit d'alimentation de l'enroulement principal (71) de l'une des antennes dénommée antenne mère (70), ces moyens de câblage étant agencés de manière à alimenter l'ensemble des antennes lorsqu'ils sont reliés à l'ampli de puissance (90-109) des moyens électroniques de commande.
Il Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'une des antennes comporte un enroulement supplémentaire (81) bobiné sur son noyau magnétique
(72), et des moyens de câblage (82) pennettant de relier ledit enroulement aux circuits de filtrage et de démodulation (122-126) des moyens électroniques de coimnande, cet enroulement formant au moins une bobine de mesure (120, 121) présentant à ses bornes une tension directement représentative du courant qui circule dans l'ensemble des antennes.
/ Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon les revendications 1, 6 et 7, caractérisé par le fait l'enroulement supplémentaire (81) est incoφoré dans l'antenne mère (70) de mamère que seule celle-ci soit reliée directement aux moyens électroniques de coimnande (80, 82).
/ Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon les revendications 1 et 7, caractérisé par le fait que ledit enroulement supplémentaire (81, 120) est également relié à un circuit d'ajustement (130-138) des signaux délivrés par les moyens électroniques de coimnande à l'ampli de puissance (140-144), ce circuit étant agencé de manière à synchroniser ces signaux à la fréquence de résonance propre de l'ensemble des antennes.
0/ Assemblage d'antennes de transmission modulaires selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens électroniques de coimnande comportent une alimentation (95) présentant plusieurs tensions de sortie et un coinmutateur (109) pennettant de sélectionner la tension d'alimentation de l'ampli de puissance en fonction du nombre d'antennes de transmission modulaires de l'assemblage.
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