EP1516389B1

EP1516389B1 - Dispositif d emission radioelectrique basse frequence pour systeme d'acces mains libres pour vehicule automobile

Info

Publication number: EP1516389B1
Application number: EP03760762A
Authority: EP
Inventors: Philippe Bettan; Vincent Portet
Original assignee: Johnson Controls Technology Co
Current assignee: Johnson Controls GmbH
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: WO2004001897A1; JP4221362B2; JP2005536911A; AU2003255686A1; EP1516389A1; FR2841393B1; DE60321464D1; FR2841393A1

Description

La présente invention concerne un dispositif d'émission radioélectrique à basse fréquence qui incorpore un circuit d'attaque générant un signal d'excitation d'une antenne de type LC série, un système d'accès mains libres incorporant un tel dispositif, ainsi qu'un circuit d'attaque destiné à être utilisé dans un tel dispositif.
L'invention trouve des applications, en particulier, dans les systèmes d'accès mains libres (en anglais : « passive entry system ») notamment pour véhicules automobiles.
Un dispositif d'émission radioélectrique peut comprendre un nombre déterminé N d'antennes d'émission, où N est un nombre entier en général supérieur à l'unité, et au moins un circuit d'attaque (en anglais : « driver circuit ») ayant pour fonction de générer un signal d'excitation de l'antenne ou des antennes (en anglais : « driver signal »). Le circuit d'attaque peut être compris dans une unité de gestion, qui peut être centralisée ou décentralisée.
Chaque antenne d'émission comporte une bobine inductive, qui peut être accordée ou non. Selon le cas, on dit alors que l'antenne est accordée ou non. Une antenne accordée comprend en outre un condensateur d'accord. L'antenne est de type LC série lorsque l'inductance et le condensateur sont reliés en série. Elle est au contraire de type LC parallèle lorsque l'inductance et le condensateur sont reliés en parallèle.
Une antenne non accordée ne comprend pas de condensateur d'accord. Néanmoins la bobine inductive de l'antenne est en général reliée en série avec au moins un condensateur de blocage du continu, et à tout le moins avec des capacités parasites. C'est pourquoi, au sens de l'invention et dans la suite, on parle aussi d'antenne de type LC série dans ce cas.
Dit autrement, on parle d'antenne LC série dès lors que la bobine inductive de l'antenne n'est pas reliée en parallèle avec un condensateur d'accord.
Dans le type d'application envisagé, l'unité de gestion peut être comprise dans un calculateur d'habitacle assurant notamment la fonction de contrôle d'accès au véhicule et/ou la fonction de contrôle de démarrage du véhicule. L'unité de gestion comprend un module de commande qui génère un signal de données, contenant les données à émettre. En outre, les antennes d'émission sont réparties à l'intérieur de l'habitacle, et/ou à la périphérie extérieure du véhicule. Le signal d'excitation délivré aux antennes d'émission, est fonctionnellement un signal d'interrogation d'un organe d'identification tel qu'un badge ou similaire, qui est porté par un utilisateur. Lorsque le badge est compris dans la zone de portée du signal d'interrogation (classiquement appelée zone de dialogue), il reçoit le signal d'interrogation et il émet en retour un signal de réponse codé. L'unité de gestion comprend des moyens pour recevoir et décoder ce signal de réponse afin d'authentifier l'utilisateur. En cas d'authentification, l'unité de gestion exécute certaines fonctions telles que le déverrouillage des ouvrants du véhicule et/ou la désactivation d'un dispositif d'immobilisation du véhicule.
L'émission radioélectrique est dite à basse fréquence (ou LF, de l'anglais "Low Frequency"), lorsque la fréquence du signal d'interrogation est de l'ordre de quelques centaines de kilohertz (kHz). Dans ces conditions, la propagation du signal radioélectrique a lieu en champ proche. Puisqu'il n'y a pas de rayonnement électromagnétique, le respect des normes de compatibilité électromagnétiques (CEM) pose peu de problèmes. Une telle émission doit simplement respecter les spécifications de la norme IETS 300-330 (ou EN 300-330) en ce qui concerne le spectre du signal émis. Dans un exemple classique dans le domaine automobile, la fréquence fondamentale du signal d'interrogation est égale à 125 kHz.
L'unité de gestion est dite décentralisée lorsqu'elle comprend un circuit d'attaque par antenne d'émission, générant chacun un signal d'excitation de l'antenne correspondante. Ces circuits sont alors disposés chacun à proximité de l'antenne d'émission correspondante.
L'unité de gestion est dite centralisée lorsqu'elle comprend un unique circuit d'attaque, qui génère un unique signal d'excitation des antennes, ainsi que des moyens de commutation permettant d'activer l'une seulement (ou plusieurs) des antennes à l'exception des autres. Le signal d'excitation est alors appliqué à l'antenne activée seulement.
La figure 1 illustre schématiquement le principe de l'attaque d'une antenne d'émission de type LC série selon l'art antérieur.
L'antenne d'émission EA comprend une bobine inductive L en série avec un condensateur C. Par commodité, dans la suite, la lettre L désigne à la fois la bobine et la valeur de son inductance. De même, la lettre C désigne à la fois le condensateur et la valeur de sa capacité. Dans l'exemple, cette capacité C correspond à toutes les capacités qui existent en série avec la bobine L, notamment un condensateur d'accord (le cas échéant), un ou plusieurs condensateurs de blocage du continu (le cas échéant), et les capacités parasites de la bobine ou autre.
Un circuit d'attaque GEN comprend un générateur de tension carrée 100. Selon le modèle de Thévenin, ce générateur 100 comprend une source de tension idéale 101 en série avec une résistance interne Rs. Par souci de simplicité, on considère dans ce qui suit que la résistance Rs inclut non seulement la résistance interne du générateur, mais aussi la résistance inhérente à la bobine inductive L et aux condensateurs (le cas échéant), ainsi que la résistance des liaisons. La borne positive de la source de tension 101 est couplée à une première borne de l'antenne EA via la résistance Rs. La borne négative de la source de tension 101 ainsi qu'une seconde borne de l'antenne EA sont couplées à un potentiel de référence, par exemple la masse. La source 101 est une source de tension qui a une faible impédance interne. On note U l'amplitude de la tension et i la valeur du courant qui sont délivrés par la source 101.
L'antenne étant un circuit LC, elle entre en résonance lorsqu'elle est excitée à une fréquence F telle que L × C × (2π×F)² =1. On note Fo la fréquence de résonance qui satisfait cette relation. Le facteur de qualité Q du dispositif est donné par Q = (L × 2π × Fo) / Rs. L'intensité du champ magnétique émis par la bobine est proportionnelle à M × i, où M désigne le nombre de spires de la bobine L. Donc, à géométrie constante et à courant i constant, on augmente M pour augmenter l'intensité du champ radioélectrique et donc l'étendue de la zone de dialogue. Néanmoins, l'inductance L étant proportionnelle à M², le facteur de qualité Q augmente alors de façon également proportionnelle à M².
On obtient ainsi classiquement un dispositif d'émission ayant un facteur de qualité élevé, comme le montre le graphe de la figure 2 qui illustre l'évolution du courant i en fonction de la fréquence F du signal d'excitation généré par le circuit d'attaque GEN. Le courant i est maximum lorsque la fréquence F est égale à la fréquence de résonance Fo. La courbe représentée est celle d'une fonction « en cloche », très pointue. Ainsi, une faible variation ΔF de la fréquence F à proximité de la fréquence de résonance Fo engendre une forte variation Δi du courant i dans l'antenne, et donc une forte variation de l'étendue de la zone de dialogue.
Or, en raison de la dispersion et des dérives en température de la valeur des composants, les valeurs de L et C peuvent varier de façon non contrôlée. Ceci implique une modification de la situation de la fréquence F du signal d'excitation généré par le circuit d'attaque GEN par rapport à la fréquence de résonance Fo du dispositif. Il s'ensuit que le courant i, et donc l'étendue de la zone de dialogue peuvent varier de façon significative. Par exemple, pour un facteur de qualité supérieur à 30 (Q > 30), si i varie dans un rapport de 1 à 2, alors la taille de la zone de dialogue peut varier de 20%.
Ceci est un inconvénient en ce qui concerne, en particulier, les antennes internes, c'est-à-dire celles qui sont disposées à l'intérieur du véhicule et qui émettent le signal d'interrogation pour la fonction de contrôle de démarrage du véhicule. En effet, il convient d'éviter que l'intensité du signal radioélectrique émis par ces antennes ne dépasse un certain seuil. Sinon, la zone de dialogue peut déborder à l'extérieur du véhicule, ce qui peut donner un mauvais fonctionnement du système en permettant ou provoquant le démarrage du véhicule alors que le badge est à l'extérieur du véhicule.
Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé d'inclure un dispositif de commande de l'accord des antennes en dynamique, basé sur la détection du courant circulant dans chaque antenne et fonctionnant par exemple par commutation de condensateurs parallèles. Toutefois, cette méthode est complexe et son coût est prohibitif pour les applications en milieu automobile.
On peut aussi penser à réduire le facteur de qualité Q du dispositif. A cet effet, on peut penser à augmenter la valeur de la résistance Rs en ajoutant une résistance en série avec le générateur de tension 100. On peut ainsi obtenir un facteur de qualité très faible, comme illustré par le graphe de la figure 3, sur laquelle on a représenté l'évolution du courant i en fonction de la fréquence F du signal d'excitation généré par le circuit d'attaque 100 dans un tel cas. Comme illustré sur cette figure, une variation ΔF relativement importante de la fréquence F à proximité de la fréquence de résonance Fo n'engendre qu'une faible variation Δi du courant i dans l'antenne, et donc seulement une faible variation de l'étendue de la zone de dialogue.
Néanmoins, il en résulte une diminution du courant i disponible pour l'excitation de l'antenne, toutes choses étant égales par ailleurs. Cette diminution est illustrée par le fait que le courant maximum (lorsque F est égal à Fo) sur le graphe de la figure 3 est inférieur à celui du graphe de la figure 2. On peut compenser cette diminution par une augmentation de la tension U. En théorie, la tension U requise peut alors dépasser la valeur de la tension d'alimentation disponible, qui est la tension délivrée par la batterie du véhicule. Toutefois, en pratique, la tension U est limitée à cette valeur, sauf à utiliser un transformateur ou un convertisseur d'alimentation qui augmenterait alors le coût.
L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur précités.
Un premier aspect de l'invention concerne ainsi un dispositif d'émission radioélectrique à basse fréquence pour un système d'accès mains libres pour véhicule automobile, comprenant au moins une antenne d'émission de type LC série, et au moins un circuit d'attaque délivrant un signal d'excitation de l'antenne à une fréquence sensiblement égale à la fréquence de résonance de l'antenne. Selon l'invention, le circuit d'attaque comprend un générateur de courant pour délivrer le signal d'excitation en tant que signal d'excitation en courant.
Dit autrement, bien que l'antenne soit de type LC série, elle est excitée en courant. Cela contredit tous les préjugés de l'Homme du métier, suivant lesquels une antenne de type LC série doit être excitée en tension alors qu'une antenne de type LC parallèle doit être excitée en courant. Mais cela donne la possibilité d'augmenter la résistance du dispositif pour diminuer le facteur de qualité, sans pour autant pénaliser le courant d'attaque de l'antenne.
Ainsi, dans un exemple de réalisation, le circuit d'attaque comprend en outre des moyens pour déterminer la résistance interne du générateur de courant. Ceci permet de diminuer le facteur de qualité du dispositif. De préférence, la résistance est suffisamment élevée pour que le facteur de qualité soit inférieur à 10. Dans l'application, un facteur de qualité de l'ordre de 5 est préféré, compte tenu de la variation tolérée de l'étendue de la zone de dialogue.
Un second aspect de l'invention concerne un système d'accès mains libres pour un véhicule automobile, comprenant un badge d'identification porté par un utilisateur, et comprenant en outre un dispositif d'émission radioélectrique à basse fréquence selon le premier aspect, pour l'émission d'un signal d'interrogation du badge.
Un troisième aspect de l'invention concerne un circuit d'attaque destiné à être utilisé dans un dispositif selon le premier aspect.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

la figure 1, déjà analysée, est un schéma illustrant le principe de l'excitation d'une antenne de type LC série selon l'art antérieur ;
la figure 2, également déjà analysée, est un graphe du courant dans l'antenne en fonction de la fréquence du signal d'excitation, dans le cas d'un facteur de qualité élevé ;
la figure 3, également déjà analysée, est un graphe du courant dans l'antenne en fonction de la fréquence du signal d'excitation, dans le cas d'un facteur de qualité faible ;
la figure 4 est une vue de dessus « schématique » d'un véhicule automobile faisant apparaître les zones de portée respectives, ou zones de dialogue, des antennes d'émission dans un exemple de système d'accès mains libres ;
la figure 5 est un schéma illustrant un exemple de réalisation d'un système d'accès mains libres selon l'invention ;
la figure 6 est un schéma illustrant le principe d'un exemple de réalisation particulier d'un dispositif selon l'invention ;
la figure 7 est un schéma illustrant le principe de l'excitation d'une antenne de type LC série selon l'invention ;
la figure 8 est un schéma illustrant une première variante pour l'excitation d'une antenne de type LC série selon l'invention ;
la figure 9 est un schéma illustrant une seconde variante pour l'excitation d'une antenne de type LC série selon l'invention ;
la figure 10 est un schéma illustrant un premier exemple de réalisation d'un générateur de courant dans un circuit d'attaque selon l'invention ; et,
la figure 11 est un schéma illustrant un second exemple de réalisation d'un générateur de courant dans un circuit d'attaque selon l'invention.

A la figure 4, on a représenté schématiquement une vue de dessus d'un véhicule automobile 10.
Un système d'accès mains libres pour un tel véhicule comprend des antennes d'émission qui sont disposées à l'intérieur de l'habitacle et/ou à l'extérieur du véhicule 10. Ces antennes ont pour fonction d'assurer l'émission d'un signal d'interrogation qui est adapté pour être reçu par un organe d'identification du système, tel qu'un badge 17 porté par un utilisateur, lorsque le badge 17 se trouve à l'intérieur de la zone de portée du signal émis par l'une des antennes (zone de dialogue). Lorsque ce message est reconnu comme valide, le badge répond alors en émettant en retour un message de réponse, qui est reçu par des moyens du système d'accès placés à bord du véhicule. Lorsque le message de réponse est reconnu comme valide, il conduit à l'ouverture des ouvrants (fonction "passive entry") et/ou au déverrouillage d'un dispositif d'immobilisation voire au démarrage du véhicule (fonction "passive go").
Classiquement le signal d'interrogation est un signal à basse fréquence (signal LF) par exemple égale à 125 kHz, alors que le signal de réponse est un signal radiofréquence (signal RF, de l'anglais "Radiofrequency"), par exemple de fréquence égale à 433 MHz (mégahertz). Des systèmes d'accès mains libres conformes à cet exemple sont communément appelés systèmes LF/RF dans le jargon de l'Homme du métier. On notera que l'émission du signal de réponse par le badge (signal RF) doit respecter les spécifications de la norme IETS 300-330 (ou EN 300-330).
Dans l'exemple représenté à la figure 4, le système d'accès mains libres comprend cinq antennes d'émission externes, disposées à la périphérie extérieure du véhicule, et qui sont associées à cinq zones de dialogue respectivement 11 à 15. Ces zones de dialogue s'étendent à partir de, respectivement, la portière avant gauche, la portière arrière gauche, le coffre à bagage, la portière arrière droite, et la portière avant droite. Les antennes d'émission externes sont dédiées à la fonction "passive entry". Egalement, dans l'exemple, le système comprend une unique antenne d'émission interne disposée à l'intérieur de l'habitacle du véhicule, qui est associée à une zone de dialogue 16 (représentée par une ligne fermée discontinue à la figure) correspondant au volume intérieur de l'habitacle du véhicule. Les antennes d'émission internes sont dédiées à la fonction "passive go".
A la figure 5, on a représenté schématiquement un exemple de système d'accès mains libres selon l'invention. Le système comprend un calculateur d'habitacle CU disposé en un endroit stratégique du véhicule 10. Le calculateur CU est alimenté par la batterie 20 du véhicule. Le système comprend en outre un nombre déterminé P d'antennes d'émission externes EA1, EA2,..., EAp, où P est un nombre entier. Ces antennes sont disposées à la périphérie extérieure du véhicule 10 par exemple au niveau des portières et du coffre à bagage. Elles ont une première et une seconde bornes reliées au calculateur CU. Le système comprend aussi un (ou plusieurs) commutateur(s) LSW qui est relié au calculateur CU, tel qu'un bouton de déverrouillage. Cet interrupteur peut être actionné de l'extérieur du véhicule 10 par l'utilisateur.
Le système peut aussi comprendre un nombre N-P d'antennes d'émission internes EAp+1, EAp+2,..., EAn, où N est un nombre entier supérieur à P, disposées à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Ces antennes ont une première et une seconde bornes reliées au calculateur CU. Dans l'exemple illustré par la figure 4, P est égal à 5 et N est égal à 6 (N-P est donc égal à l'unité). Le système comprend aussi un commutateur SSW tel qu'un bouton de démarrage, qui peut être actionné par l'utilisateur lorsqu'il se trouve à l'intérieur du véhicule 10 seulement.
Les antennes d'émission externes EA1 à EAp sont des antennes de type LC série comprenant une bobine inductive (d'inductance L) constituée par un enroulement bobiné autour d'un barreau de ferrite en série avec un condensateur (de capacité C) constitué par les capacités parasites ou par des condensateurs volontairement ajoutés. Les antennes d'émission internes EAp+1 à EAn sont par exemple des bobines à air (antennes cadres) de type LC série, comprenant une bobine inductive (d'inductance L) constituée par un certain nombre de spires disposées sur un support approprié, en série avec un condensateur (de capacité C) constitué par les capacités parasites ou par des condensateurs volontairement ajoutés.
Dans certaines applications, les antennes peuvent en outre comprendre un condensateur d'accord, disposé en série avec la bobine inductive. De plus, des condensateurs de blocage du continu peuvent être disposés en série avec les antennes. Pour chaque antenne, la valeur de la capacité du condensateur C représenté à la figure inclut alors la valeur de ces condensateurs.
Les antennes d'émission externes EA1 1 à EAp ont pour fonction d'émettre un signal d'interrogation 41 à l'extérieur du véhicule, sous la commande du calculateur CU, lorsque le commutateur LSW est actionné. De même, les antennes d'émission internes EAp+1 à EAn ont pour fonction d'émettre le signal d'interrogation 41 à l'intérieur du véhicule, sous la commande du calculateur CU lorsque le commutateur SSW est actionné.
Le système comprend aussi Q actuateurs A1, A2, ..., Aq, tels que des moteurs électriques ou similaires associés dans certains cas à un mécanisme électromécanique et/ou électro-pneumatique, où Q est un nombre entier déterminé. Ces actuateurs sont pilotés par le calculateur CU pour assurer certaines fonctions telles que le déverrouillage des ouvrants et/ou la désactivation d'un dispositif d'immobilisation du véhicule 10.
Enfin, le système comprend une antenne de réception 31 disposée dans le véhicule 10 et couplée au calculateur CU via des moyens de réception 30. L'antenne 31 a pour fonction de recevoir un signal de réponse 42 qui est émis par le badge 17 à réception du signal d'interrogation 41 émis par l'une des antennes d'émission externes EA1 à EAp, ou par l'une des antennes d'émission internes EAp+1 à EAn.
Le badge 17 comprend une unité de commande 176 telle qu'un microcontrôleur. Il comprend également une antenne de réception 172 pour recevoir le signal d'interrogation 41, qui est couplée à l'unité de commande 176 via des moyens de réception 171. Il comprend en outre une antenne d'émission 174, qui est couplée à l'unité de commande 176 par des moyens d'émission 173. L'unité de commande 176 et les moyens 171 et 173 sont alimentés par un accumulateur 175 tel qu'une pile. L'antenne d'émission 174 a pour fonction d'émettre le signal de réponse 42, sous la commande de l'unité de commande 176, lorsqu'un signal d'interrogation 41 valide est reçu par l'antenne de réception 172 et décodé par l'unité 176.
Le schéma de la figure 6 illustre un exemple d'unité de gestion pour gérer l'émission du signal d'interrogation par un nombre déterminé N d'antennes d'un dispositif selon l'invention, par exemple dans un système selon la figure 5.
Dans cet exemple, l'unité de gestion 500, délimitée par une ligne fermée discontinue, est centralisée. Elle comprend un unique circuit d'attaque GEN, qui génère un unique signal SC d'excitation des antennes, ainsi que des moyens de commutation permettant d'activer l'une seulement (ou plusieurs) des antennes à l'exception des autres.
L'unité de gestion 500 comprend un module de commande CTRL, le circuit d'attaque GEN, et les moyens de commutation DEMUX. Le circuit GEN reçoit un signal de données Sd délivré par le module CTRL, et génère le signal d'excitation SC.
Les moyens de commutation DEMUX sont par exemple un démultiplexeur ayant une entrée IN, et N sorties respectivement OUT1 à OUTn.
Le signal d'excitation SC est délivré sur une première borne respective de chacune des antennes EA1 à EAn, via une première liaison respective dont la longueur peut atteindre quelques mètres.. En outre, les moyens de commutation DEMUX sont disposés entre une seconde borne respective de chacune des antennes EA1 à EAn, d'une part, et un potentiel de référence, par exemple la masse, d'autre part. Dit autrement, l'entrée IN du démultiplexeur DEMUX est reliée à la masse. De plus, les sorties OUT1 à OUTn du démultiplexeur DEMUX sont reliées à ladite seconde borne respective de chacune des antennes, respectivement EA1 à EAn, via une seconde liaison respective dont la longueur est sensiblement identique à celle de la première liaison, c'est-à-dire pouvant également atteindre quelques mètres.
Le démultiplexeur DEMUX comprend un nombre déterminé N d'interrupteurs, respectivement SW1 à SWn, qui sont agencés chacun entre l'entrée IN et l'une des sorties OUT1 à OUTn, respectivement. Le module de commande CTRL génère un signal de sélection SEL qui est délivré au démultiplexeur DEMUX. Ce signal a pour fonction de commander la fermeture de l'un seulement des interrupteurs SW1 à SWn, c'est-à-dire la sélection de l'une seulement des sorties OUT1 à OUTn du démultiplexeur DEMUX qui est couplée à l'entrée IN via l'un desdits interrupteurs. Dit autrement, le signal de sélection SEL permet d'activer l'une seulement des antennes EA1 à EAn, les autres étant désactivées. On notera qu'il n'est pas exclu que, dans certaines applications, plusieurs antennes d'émission soient activées simultanément.
Un tel agencement des moyens de commutation se traduit par une commutation des antennes d'émission « par point froid ». Certes, les liaisons électriques reliant le circuit d'attaque GEN aux antennes qui sont désactivées, bien qu'étant en circuit ouvert, sont en permanence soumises au signal d'excitation SC. Ces liaisons pouvant être plus ou moins fortement couplées à la masse via des capacités parasites, le risque existe qu'une ou plusieurs antennes désactivées soient malgré tout traversées par le courant du signal d'excitation, et émettent le signal d'interrogation à une fréquence décalée par rapport à la fréquence fondamentale du signal d'excitation.
En effet, les antennes étant des circuits LC, elles entrent en résonance lorsqu'elles sont excitées à une fréquence F telle que L × C × (2π×F)² =1, où L et C désignent respectivement l'inductance et la capacité de l'antenne. En général, la fréquence fondamentale du signal d'excitation SC est choisie pour être égale à la fréquence Fo qui satisfait cette relation (fréquence de résonance), c'est-à-dire telle que L × C × (2π×Fo)² =1. Si l'on tient compte des capacités parasites des liaisons ouvertes entre le circuit de commande GEN et les moyens de commutation DEMUX via une antenne désactivée, la capacité C de l'antenne est remplacée par une capacité C', telle que C'<C. Il faut donc éviter que le spectre du signal d'excitation contienne une fréquence déterminée F' telle que L × C'×(2π×F')² =1. Une résonance accidentelle de l'antenne peut toutefois se produire si une telle fréquence F' se trouve être une fréquence harmonique de la fréquence Fo, si le signal d'excitation présente un taux d'harmoniques élevé comme c'est le cas des signaux carrés de l'art antérieur. En effet, le spectre d'un tel signal contient non seulement la fréquence fondamentale Fo mais toutes les fréquences harmoniques de celle-ci.
C'est pourquoi, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le signal d'excitation SC des antennes est un signal LF préférentiellement sinusoïdal ou quasi-sinusoïdal. Le faible taux d'harmoniques d'un tel signal d'excitation permet d'éviter le risque précité de résonance accidentelle de l'antenne. Le risque de fonctionnement erratique du système d'accès mains libres est ainsi évité.
Lorsque le dispositif d'émission radioélectrique de la figure 6 est utilisé dans un système d'accès mains libres pour véhicule automobile tel que celui représenté à la figure 5, l'unité de gestion 500 est avantageusement comprise dans le calculateur d'habitacle CU.
Le principe de l'attaque d'une antenne de type LC série selon l'invention est illustré de manière simplifiée par le schéma de la figure 7, sur laquelle les mêmes éléments qu'à la figure 1 portent les mêmes références.
L'antenne EA est une antenne de type LC série, c'est-à-dire comprenant une bobine inductive L en série avec un condensateur C, capacité d'accord et/ou à un ou plusieurs condensateurs de blocage du continu. Dans un exemple préféré, la bobine inductive L de l'antenne EA est non accordée, c'est-à-dire qu'elle n'est pas montée en série avec un condensateur d'accord.
Un circuit d'attaque GEN délivre un signal d'excitation SC pour l'excitation de l'antenne EA, en tant que signal d'excitation en courant. Ce circuit d'attaque comprend un générateur de courant 600 qui, selon le modèle de Norton, comprend une source de courant idéale 601 en parallèle avec une résistance interne Ri. La borne positive de la source de courant 601 est couplée à une première borne de l'antenne EA. La borne négative de la source de courant 601 ainsi qu'une seconde borne de l'antenne EA sont couplées à la masse. Le générateur de courant délivre un courant Io.
Lorsque le circuit d'attaque GEN est compris dans une unité de gestion centralisée d'un système d'accès mains libres, notamment, le signal d'excitation SC est de préférence un signal sinusoïdal ou quasi-sinusoïdal. En effet, comme il a déjà été dit plus haut, cette caractéristique permet de limiter les effets sur le fonctionnement du système, du couplage parasite des liaisons à la masse. Un exemple de telle unité de gestion centralisée a été décrit ci-dessus en regard du schéma de la figure 6.
Afin de diminuer le facteur de qualité du dispositif, le circuit d'attaque GEN peut en outre comprendre des moyens agencés pour augmenter la valeur de la résistance interne Ri du générateur de courant 600. Le schéma de la figure 8 illustre de façon symbolique une telle variante du circuit d'attaque GEN. Sur cette figure, on a symboliquement représenté une résistance supplémentaire Rp reliée en série avec la résistance interne Ri du générateur de courant 600. En pratique, la résistance Rp permet de déterminer la valeur de la résistance interne Ri. Il apparaît toutefois à l'Homme du métier que la présence physique d'un composant correspondant à une telle résistance supplémentaire Rp n'est pas obligatoire. Une valeur élevée de la résistance interne du générateur de courant 600 peut être obtenue par une architecture adaptée du générateur. Bien entendu, la valeur du courant Io est choisie en tenant compte de la résistance interne du générateur de courant 600, de manière à obtenir un courant d'excitation d'amplitude voulue dans l'antenne EA.
Dans un exemple de réalisation, le facteur de qualité du dispositif est inférieur à 10. De préférence, on s'arrange pour qu'il soit de l'ordre de 5.
Le schéma de la figure 9 illustre une autre variante dans laquelle le circuit d'attaque GEN comprend un étage suiveur de tension 602 disposé en sortie du générateur de courant 600 et ayant un gain en courant Gi déterminé. Le gain Gi est supérieur à l'unité (Gi > 1). Cette variante est recommandée dans le cas où un courant d'excitation élevé est requis, c'est-à-dire dans les applications nécessitant une forte puissance d'émission. Un tel étage permet de limiter la valeur du courant Io et permet donc de limiter les pertes thermiques dans le générateur de courant 600. La source de courant 601 et la résistance interne Ri sont alors vues du côté de la charge (l'antenne EA), comme une source de courant Gi x Io, et comme une résistance Ri / Gi, respectivement.
L'étage suiveur de tension 602 est disposé entre une borne 603 portée au potentiel de la tension d'alimentation Vbatt délivrée par la batterie, d'une part, et la masse d'autre part. Il s'agit par exemple d'un étage de puissance de type Push-Pull en classe B. Ceci n'est toutefois qu'un exemple préféré mais nullement limitatif.
Bien entendu, les variantes des figures 8 et 9 peuvent se combiner.
Le générateur de courant 600 comprend par exemple un générateur de tension suivi d'un amplificateur à transconductance.
A la figure 10, on a représenté un premier exemple de réalisation d'un tel générateur de courant 600.
Le générateur de courant 600 comprend un oscillateur sinusoïdal basse fréquence 71, délivrant un signal sinusoïdal Sm, qui est un signal LF ayant une fréquence Fo. Il comprend en outre un amplificateur 74 à gain variable dont une entrée reçoit le signal Sm et dont la sortie délivre le signal d'excitation SC. L'amplificateur 74 est un amplificateur à transconductance. Dit autrement, le signal Sm qu'il reçoit est un signal en tension, et le signal qu'il délivre est un signal en courant, à savoir le courant noté Io aux figures 7 à 9. Ce courant excite la bobine inductive de l'antenne qui est activée.
Une entrée de commande de l'amplificateur 74 reçoit le signal de données Sd, qui est un signal LF carré. Dans un exemple, le signal Sd contient les données à émettre sous la forme d'un codage Manchester. Le gain de l'amplificateur 74 est par exemple égal à zéro lorsque le signal Sd est à l'état bas et il a une valeur non nulle lorsque le signal Sd est à l'état haut. Le signal Io correspond ainsi au signal Sm modulé par le signal Sd.
A la figure 11, sur laquelle les mêmes éléments qu'à la figure 10 portent les mêmes références, on a représenté un second exemple de réalisation du générateur de courant 600.
Dans cet exemple, le générateur de courant 600 comprend un oscillateur basse fréquence 72 générant un signal carré Sck, qui est un signal LF ayant une fréquence fondamentale Fo qui est par exemple égale à 125 kHz. En variante, le signal Sck est un signal d'horloge délivré par une sortie d'un microcontrôleur compris dans le circuit de commande CTRL. Le signal Sck est filtré par un filtre passe-bas 73 pour générer le signal Sm. Le signal Sm est alors un signal quasi-sinusoïdal, qui est un signal LF ayant une fréquence fondamentale Fo. A cet effet, le filtre 73 est au moins du troisième ordre. Sa fréquence de coupure est par exemple égale à 80 kHz ou 100 kHz.
Le reste du générateur de courant 600 est identique au circuit selon le premier exemple de réalisation, conforme au schéma de la figure 10.
Le signal Sck peut être modulé en largeur d'impulsion, ce qui permet de commander le courant d'attaque des antennes, c'est-à-dire le courant circulant dans l'antenne activée.

Claims

Dispositif d'émission radioélectrique à basse fréquence pour système d'accès mains libres pour véhicule automobile, comprenant au moins une antenne d'émission (EA,EA1-EAn) de type LC série, et au moins un circuit d'attaque (GEN) délivrant un signal (SC) d'excitation de l'antenne à une fréquence sensiblement égale à la fréquence de résonance de l'antenne, caractérisé en ce que le circuit d'attaque comprend un générateur de courant (600) pour délivrer le signal d'excitation en tant que signal d'excitation en courant.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne d'émission de type LC série comporte une bobine inductive (L) non accordée.
Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le signal d'excitation (SC) est un signal sinusoïdal ou quasi-sinusoïdal.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit d'attaque comprend des moyens (Rp) pour déterminer la résistance interne (Ri) du générateur de courant.
Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le facteur de qualité du dispositif est inférieur à 10.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le générateur de courant comprend un générateur de tension (71;72) suivi d'un amplificateur à transconductance (74).
Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le générateur de tension comprend une source de tension (71) délivrant une tension sinusoïdale (Sm).
Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le générateur de tension comprend une source de tension (72) délivrant un signal carré (Sck), suivie d'un filtre passe-bas (73), l'ensemble délivrant une tension quasi-sinusoïdale (Sm).
Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le signal carré (Sck) est modulé en largeur d'impulsion afin de commander la valeur du courant dans l'antenne.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le circuit d'attaque comprend un étage suiveur de tension (602) disposé en sortie du générateur de courant et ayant un gain en courant (Gi) déterminé, supérieur à l'unité.
Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étage suiveur de tension est un étage de puissance de type Push-Pull en classe B.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un nombre déterminé N d'antennes d'émission (EA1-EAn), où N est un nombre entier supérieur à l'unité, et en ce qu'il comprend en outre une unité de gestion centralisée (500) qui comprend :
- le circuit d'attaque (GEN) générant un unique signal (SC) d'excitation des antennes, qui est délivré à une première borne de chacune des antennes ;

- des moyens de commutation (DEMUX) comprenant un nombre déterminé N d'interrupteurs (SW1-SWn) respectivement associés à chacune desdites antennes, qui sont disposés entre une seconde borne de l'antenne et un potentiel de référence, chacun desdits interrupteurs étant commandé par l'unité de gestion pour activer ou désactiver l'antenne associée.
Système d'accès mains libres pour un véhicule automobile, comprenant un badge d'identification (17) porté par un utilisateur, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'émission radioélectrique à basse fréquence (500) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, pour l'émission d'un signal d'interrogation (41) du badge.