EP1788472A1 - Dispositif ou ensemble de dispositifs équipé de deux antennes accordées à des fréquences différentes - Google Patents

Dispositif ou ensemble de dispositifs équipé de deux antennes accordées à des fréquences différentes Download PDF

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EP1788472A1
EP1788472A1 EP05025207A EP05025207A EP1788472A1 EP 1788472 A1 EP1788472 A1 EP 1788472A1 EP 05025207 A EP05025207 A EP 05025207A EP 05025207 A EP05025207 A EP 05025207A EP 1788472 A1 EP1788472 A1 EP 1788472A1
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EP
European Patent Office
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antenna
frequency
circuit
electronic
resonant circuit
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Withdrawn
Application number
EP05025207A
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German (de)
English (en)
Inventor
Emil Zellweger
Arnaud Casagrande
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Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01Q1/2258—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used with computer equipment

Definitions

  • the present invention relates to a device or a set of devices packaged in the same housing or packaging, this device or set of devices being equipped with a first antenna, associated with a first electronic unit and tuned to a first frequency, and a second antenna associated with a second electronic unit and tuned to a second frequency different from said first frequency.
  • the first electronic circuit and the first antenna serve the operation of said device or device of said set of devices.
  • the second electronic unit and the second antenna form a receiver or receiver-transmitter intended to receive or exchange information with a writing or interrogation system without electrical contact.
  • a wireless computer mouse has a first antenna operating at a first frequency for communication with a computer.
  • This mouse may also comprise a second antenna operating at a second frequency for communication with a transmitter of a configuration system of the electronic unit of the mouse, in particular according to the market for which it is provided.
  • the first frequency is for example equal to 27 MHz while the second frequency is equal to 13.56 MHz.
  • the final configuration of the electronic mouse is generally performed after it has been packaged for sale.
  • the electronic mouse therefore has an antenna operating at 13.56 MHz and an associated RFID circuit.
  • the final configuration can be performed globally for a plurality of mice packaged in their respective packages and placed for example on a pallet transport.
  • the conditioned electronic mouse passes through or near an antenna of the configuration system that emits a relatively strong electromagnetic field.
  • the RFID circuit associated with this configuration antenna can be provided with conventional means of protection against overvoltage. In an RFID circuit, the use of Zener diode as input protection means of the electronic circuit is well known.
  • the passage of the electronic mouse near the antenna of the configuration system can generate in the first antenna a voltage damaging, that is to say that can at least partially destroy the electronic circuit of the mouse.
  • the communication antenna with a computer although tuned to a frequency other than the communication antenna with a mouse configuration system, however, captures some energy of the electromagnetic field of interrogation.
  • This interrogation field can generate a parasitic voltage of several volts at the terminals of the electronic circuit associated with the communication antenna with a computer. Such high voltage can therefore damage or even completely destroy the electronic circuit of the mouse.
  • a protection with at least one diode including a Zener diode, which is generally used as a means of protection in RFID circuits.
  • the situation described above can also be presented with two separate devices, including an electronic mouse and a computer keyboard packaged together in one package.
  • the RFID circuit associated with the configuration antenna can then for example be arranged in the keyboard while the communication antenna with the computer and the electronic control circuit associated therewith are arranged in the electronic mouse.
  • the object of the present invention is to provide an effective solution to the above problem.
  • the present invention relates to a device or a set of devices packaged in the same box or package, equipped with a first antenna, associated with a first electronic unit and tuned to a first frequency, and a second associated antenna. to a second electronic unit and tuned to a second frequency different from said first frequency, said first electronic circuit and said first antenna serving to operate said device or device thereof, said device or set of devices being characterized in that a resonant protection circuit fitted to said second frequency is arranged between said first antenna and said first electronic circuit so as to prevent an electromagnetic field from said second antenna frequency sensed by said first antenna to induce a damaging voltage at the input of said first electronic circuit.
  • the resonant circuit according to the invention comprises at least one inductive element, in particular a coil.
  • the device 2 represented in FIG. 1 comprises a first main electronic unit U1 associated with a first antenna A1.
  • discrete capacitors C1 and C2 are provided to tune the antenna A1 to a first defined frequency, for example 27 MHz.
  • the device 2 also comprises a second electronic unit U2 defining an RFID circuit.
  • This unit U2 may be formed in the same substrate as the main unit U1 or on another distinct substrate.
  • the units U1 and U2 can form two integrated circuits mounted on a PCB-type assembly plate.
  • the second electronic unit U2 is associated with a second antenna A2 operating at a second natural frequency different from the first frequency.
  • the second frequency has a value of, for example, 13.56 MHz.
  • the electronic unit U1 is powered by a battery 30 incorporated in the device 2.
  • a resonant circuit 4 between a terminal 6 of the antenna and an input 8 of the electronic unit U1.
  • the resonant circuit 4 is formed of a capacitor C and an inductive element L arranged in parallel.
  • the values for L and C are selected so that the resonance peak is substantially centered at the frequency of the second antenna A2.
  • the resonant circuit 4 globally defines an effective capacitance which also participates in the antenna adaptation circuit A1 for its operating frequency.
  • the resonant circuit 4 operates here as a filter which blocks signals received at the frequency of the antenna A2 and thus provides input protection of the main electronic circuit U1.
  • the resonant circuit 4 is arranged to have a high impedance at the second frequency of the antenna A2.
  • it is preferably arranged so as not to attenuate the transmission of a signal between the antenna A1 and the electronic unit U1 at the first frequency of the antenna A1.
  • the device 2 is an electronic mouse and the antenna A1 is used for communication with a computer to perform the function of the electronic mouse.
  • the antenna A2 and the RFID circuit associated therewith are provided to allow communication with an interrogation system or an initialization system for varying or introducing certain parameters in the main unit U1.
  • the electronic unit U1 belongs to a first device 12 while the electronic unit U2, defining an RFID circuit, belongs to a second device 14.
  • the device 12 is a electronic mouse while the device 14 is arranged in a computer keyboard.
  • the two devices 12 and 14 are distributed and sold in a single package 16, shown schematically here by a frame surrounding the two devices.
  • the antennas A1 and A2 operate at different frequencies.
  • the frequency of the antenna A1 is approximately equal to twice the frequency of the antenna A2.
  • the device 14 can be brought close to a transmitter providing a relatively powerful electromagnetic signal.
  • the antenna A1 is used at lower power, in particular for transmitting signals towards a computer or other system to which the device 12 is associated.
  • an electromagnetic field of relatively high power at a frequency for example approximately two times lower than the natural frequency of the antenna A1 can generate at the input of the main unit U1 via the antenna A1 a relatively large voltage can damage this main unit U1.
  • a resonant circuit 18 formed of a capacitor C and an inductive element L upstream of the two inputs 8 and 20 of the electronic unit U1.
  • the capacitor C and the coil L are arranged in series.
  • the resonant circuit 18 is thus arranged in parallel with the antenna A1.
  • the values of the elements L and C of the resonant circuit 18 are chosen so that the resonant circuit 18 has a resonance peak at the frequency of the antenna A2 so as to establish a short circuit at this frequency between the two terminals. 8 and 20 input of the unit U1.
  • the main electronic circuit U1 is protected when the device 12 also receives an electromagnetic signal at the natural frequency of the antenna A2.
  • the resonant circuit 18 has a low impedance at the natural frequency of the second antenna A2.
  • the antenna A1 is associated with an adaptation circuit 26 formed here of three capacitors C1, C2 and C3.
  • the resonant circuit 18 is therefore switched to the natural frequency of the antenna A2 but is arranged to have a high impedance at the natural frequency of the antenna A1 so as not to reduce the amplitude of signals received at the natural frequency of the antenna. this antenna A1.
  • the capacitance C has a value of 137.7 pF and the coil L has a value of 1 ⁇ H .
  • the values of C1 and C2 are identical to those of FIG. 1, the value of the capacitor C3. being equal to 39 pF.

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Abstract

Le dispositif (2), notamment une souris électronique, comprend une première antenne de communication A1 propre au fonctionnement de ce dispositif et est associée à une deuxième antenne A2 reliée à un circuit électronique U2 du type RFID. La fréquence propre de l'antenne A1 est différente de la fréquence propre de la deuxième antenne A2. Cette dernière sert notamment à la réception de paramètres pour l'unité électronique principale U1 associée à la première antenne. Pour protéger l'unité U1 lors de la réception de signaux électromagnétiques par la deuxième antenne, il est prévu selon l'invention d'agencer un circuit résonnant de protection (4) ajusté à la fréquence de la deuxième antenne et agencé entre la première antenne et l'unité électronique principale, de manière à empêcher qu'un signal électromagnétique relativement puissant destiné à la deuxième antenne induise une tension dommageable en entrée dudit circuit électronique principal.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif ou un ensemble de dispositifs conditionnés dans un même boîtier ou un même emballage, ce dispositif ou cet ensemble de dispositifs étant équipé d'une première antenne, associée à une première unité électronique et accordée à une première fréquence, et d'une deuxième antenne associée à une deuxième unité électronique et accordée à une deuxième fréquence différente de ladite première fréquence. Le premier circuit électronique et la première antenne servent au fonctionnement dudit dispositif ou d'un dispositif dudit ensemble de dispositifs. En particulier, la deuxième unité électronique et la deuxième antenne forment un récepteur ou récepteur-émetteur prévu pour recevoir ou échanger des informations avec un système d'écriture ou d'interrogation sans contact électrique.
  • De manière générale, certains dispositifs électroniques peuvent être équipés de plusieurs antennes différentes ayant des fonctions différentes. Par exemple, une souris d'ordinateur sans fil a une première antenne fonctionnant à une première fréquence pour la communication avec un ordinateur. Cette souris peut comprendre également une deuxième antenne fonctionnant à une deuxième fréquence pour la communication avec un émetteur d'un système de configuration de l'unité électronique de la souris, notamment en fonction du marché pour lequel elle est prévue. La première fréquence est par exemple égale à 27 MHz alors que la deuxième fréquence est égale à 13,56 MHz.
  • La configuration finale de la souris électronique est effectuée généralement après que celle-ci ait été conditionnée pour la vente. La souris électronique possède donc une antenne fonctionnant à 13,56 MHz et un circuit RFID qui lui est associé. La configuration finale peut être effectuée globalement pour une pluralité de souris conditionnées dans leurs emballages respectifs et placées par exemple sur une palette de transport. Pour effectuer cette configuration finale, la souris électronique conditionnée passe au travers ou à proximité d'une antenne du système de configuration qui émet un champ électromagnétique relativement puissant. Le circuit RFID associé à cette antenne de configuration peut être muni de moyens de protection classiques contre une surtension. Dans un circuit RFID, l'utilisation de diode Zener comme moyen de protection en entrée du circuit électronique est bien connu.
  • Le passage de la souris électronique à proximité de l'antenne du système de configuration peut engendrer dans la première antenne une tension électrique dommageable, c'est-à-dire pouvant détruire au moins partiellement le circuit électronique de la souris. En effet, l'antenne de communication avec un ordinateur, bien qu'accordée à une autre fréquence que l'antenne de communication avec un système de configuration de la souris, capte toutefois une certaine énergie du champ électromagnétique d'interrogation. Ce champ d'interrogation peut engendrer une tension parasite de plusieurs volts aux bornes du circuit électronique associé à l'antenne de communication avec un ordinateur. Une tension aussi élevée peut donc endommager ou même détruire entièrement le circuit électronique de la souris.
  • Face au problème susmentionné, l'homme du métier pourrait agencer une protection avec au moins une diode, notamment une diode Zener, laquelle est généralement utilisée comme moyen de protection dans les circuits RFID.
  • Toutefois, ce type de protection pose un autre problème important car une diode Zener conduit électriquement en dessous de sa tension nominale, de sorte qu'elle engendre un courant de fuite en permanence. Un tel courant de fuite vide la batterie d'alimentation de la souris alors que cette dernière n'est pas utilisée. Une protection engendrant un courant de fuite ne constitue pas un problème majeur dans un transpondeur, en particulier lorsque celui-ci est passif. Dans le cas d'une souris électronique, la longévité de la batterie d'alimentation présente une certaine importance, en particulier lorsque la batterie prévue n'est pas rechargeable.
  • On remarquera que la situation décrite ci-avant peut aussi se présenter avec deux dispositifs distincts, notamment une souris électronique et un clavier d'ordinateur conditionnés ensemble dans un même emballage. Le circuit RFID associé à l'antenne de configuration peut alors par exemple être agencé dans le clavier alors que l'antenne de communication avec l'ordinateur et le circuit électronique de commande qui lui est associé sont agencés dans la souris électronique.
  • Le but de présente invention est d'apporter une solution efficace au problème susmentionné.
  • A cet effet, la présente invention concerne un dispositif ou un ensemble de dispositifs conditionné dans un même boîtier ou emballage, équipé d'une première antenne, associée à une première unité électronique et accordée à une première fréquence, et d'une deuxième antenne associée à une deuxième unité électronique et accordée à une deuxième fréquence différente de ladite première fréquence, ledit premier circuit électronique et ladite première antenne servant au fonctionnement dudit dispositif ou d'un dispositif dudit ensemble, ce dispositif ou cet ensemble de dispositifs étant caractérisé en ce qu'un circuit résonnant de protection ajusté à ladite deuxième fréquence est agencé entre ladite première antenne et ledit premier circuit électronique de manière à empêcher un champ électromagnétique à ladite deuxième fréquence captée par ladite première antenne d'induire une tension dommageable en entrée dudit premier circuit électronique.
  • L'avantage majeur de l'agencement d'un circuit résonnant qui permet soit de filtrer un signal électromagnétique à la fréquence parasite, soit de court-circuiter le signal reçu à cette fréquence parasite, comme cela sera exposé plus en détail ci-après, réside notamment dans le fait que cet agencement ne consomme aucune énergie électrique. Il peut donc sans autre être associé au dispositif principal propre à la fonction du dispositif concerné.
  • Le circuit résonnant selon l'invention comprend au moins un élément inductif, notamment une bobine.
  • La présente invention sera décrite ci-après en référence au dessin donné à titre d'exemple nullement limitatif, dans lequel :
    • la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention et
    • la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • Le dispositif 2 représenté à la figure 1 comprend une première unité électronique principale U1 associée à une première antenne A1. De manière classique, des capacités discrètes C1 et C2 sont prévues pour accorder l'antenne A1 à une première fréquence définie, par exemple 27 MHz. Le dispositif 2 comprend également une deuxième unité électronique U2 définissant un circuit RFID. Cette unité U2 peut être formée dans le même substrat que l'unité principale U1 ou sur un autre substrat distinct. En particulier les unités U1 et U2 peuvent former deux circuits intégrés montés sur une plaquette d'assemblage du type PCB. La deuxième unité électronique U2 est associée à une deuxième antenne A2 fonctionnant à une deuxième fréquence propre différente de la première fréquence. La deuxième fréquence a une valeur par exemple de 13,56 MHz. L'unité électronique U1 est alimentée par une batterie 30 incorporée dans le dispositif 2.
  • Selon l'invention, il est prévu d'agencer un circuit résonnant 4 entre une borne 6 de l'antenne et une entrée 8 de l'unité électronique U1. Le circuit résonnant 4 est formé d'une capacité C et d'un élément inductif L agencés en parallèle. Les valeurs pour L et C sont sélectionnées de manière à ce que le pic de résonance soit sensiblement centré à la fréquence de la seconde antenne A2. Lorsque la fréquence propre à l'antenne A2 est égale à 13,56 MHz, les valeurs pour L et C sont par exemple : L = 2 , 64 ⁢ μH et C = 52 , 2 ⁢ pF .
    Figure imgb0001
  • Pour une fréquence de fonctionnement de l'antenne A1 = 27 MHz, les valeurs C1 et C2 sont par exemple : C ⁢ 1 = 150 ⁢ pF et C ⁢ 2 = 39 ⁢ pF .
    Figure imgb0002
  • On notera ici que le circuit résonnant 4 définit globalement une capacité effective qui participe également au circuit d'adaptation de l'antenne A1 pour sa fréquence de fonctionnement.
  • Le circuit résonnant 4 fonctionne ici comme un filtre qui bloque des signaux reçus à la fréquence de l'antenne A2 et assure donc une protection en entrée du circuit électronique principal U1. En d'autres termes, le circuit résonnant 4 est agencé pour avoir une impédance élevée à la deuxième fréquence de l'antenne A2. Par contre il est agencé de préférence pour ne quasi pas atténuer la transmission d'un signal entre l'antenne A1 et l'unité électronique U1 à la première fréquence de l'antenne A1.
  • A titre d'exemple le dispositif 2 est une souris électronique et l'antenne A1 sert à la communication avec un ordinateur pour assurer la fonction de la souris électronique. L'antenne A2 et le circuit RFID qui lui est associé sont prévus pour permettre une communication avec un système d'interrogation ou un système d'initialisation permettant de varier ou d'introduire certains paramètres dans l'unité principale U1.
  • Dans le mode de réalisation décrit à la figure 2, l'unité électronique U1 appartient à un premier dispositif 12 alors que l'unité électronique U2, définissant un circuit RFID, appartient à un deuxième dispositif 14. Par exemple, le dispositif 12 est une souris électronique alors que le dispositif 14 est agencé dans un clavier d'ordinateur. Les deux dispositifs 12 et 14 sont distribués et vendus dans un même emballage 16, représenté ici schématiquement par un cadre entourant les deux dispositifs. Comme dans le premier mode de réalisation, les antennes A1 et A2 fonctionnent à des fréquences différentes. Par exemple la fréquence de l'antenne A1 est environ égale au double de la fréquence de l'antenne A2. Comme pour le mode de réalisation précédent, le dispositif 14 peut être amener à proximité d'un émetteur fournissant un signal électromagnétique relativement puissant. Par contre, l'antenne A1 est utilisée à plus basse puissance, en particulier pour émettre des signaux en direction d'un ordinateur ou autre système auquel le dispositif 12 est associé.
  • Selon ce qui a été constaté dans le cadre de la présente invention, un champ électromagnétique de puissance relativement élevée, à une fréquence par exemple environ deux fois inférieure à la fréquence propre de l'antenne A1, peut engendrer en entrée de l'unité principale U1 via l'antenne A1 une tension relativement importante pouvant endommager cette unité principale U1. Pour résoudre ce problème à la base de l'invention, il est prévu dans ce deuxième mode de réalisation d'agencer un circuit résonnant 18 formé d'une capacité C et d'un élément inductif L en amont des deux entrées 8 et 20 de l'unité électronique U1. La capacité C et la bobine L sont agencées en série. Le circuit résonnant 18 est donc agencé en parallèle de l'antenne A1. Les valeurs des éléments L et C du circuit résonnant 18 sont choisies de manière à ce que le circuit résonnant 18 présente un pic de résonance à la fréquence de l'antenne A2 de manière à établir un court-circuit à cette fréquence entre les deux bornes 8 et 20 d'entrée de l'unité U1. Ainsi, le circuit électronique principal U1 est protégé lorsque le dispositif 12 reçoit également un signal électromagnétique à la fréquence propre de l'antenne A2. Le circuit résonnant 18 présente une faible impédance à la fréquence propre de la deuxième antenne A2.
  • De manière classique, l'antenne A1 est associée à un circuit d'adaptation 26 formé ici de trois capacités C1, C2 et C3.
  • Le circuit résonnant 18 est donc passant à la fréquence propre de l'antenne A2 mais est agencé pour présenter une haute impédance à la fréquence propre de l'antenne A1 de manière à ne pas diminuer l'amplitude de signaux reçus à la fréquence propre de cette antenne A1.
  • A titre d'exemple, la capacité C a une valeur de 137,7 pF et la bobine L a une valeur de 1 µH. Les valeurs de C1 et C2 sont identiques à celles de la figure 1, la valeur de la capacité C3 étant égale à 39 pF.

Claims (6)

  1. Dispositif (2) ou ensemble de dispositifs (12 et 14) conditionnés dans un même boîtier ou emballage (16), équipé d'une première antenne (A1), associée à une première unité électronique (U1) et accordée à une première fréquence, et d'une deuxième antenne (A2) associée à une deuxième unité électronique (U2) et accordée à une deuxième fréquence différente de ladite première fréquence, ledit premier circuit électronique et ladite première antenne servant au fonctionnement dudit dispositif ou d'un dispositif dudit ensemble, caractérisé en ce qu'un circuit résonnant de protection (4; 18) ajusté à ladite deuxième fréquence est agencé entre ladite première antenne et ladite première unité électronique de manière à empêcher un champ électromagnétique à ladite deuxième fréquence, capté par ladite première antenne, d'induire une tension dommageable en entrée de ladite première unité électronique.
  2. Dispositif ou ensemble de dispositifs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit résonnant (4) comprend au moins une bobine (L) agencée en série avec ladite première antenne (A1).
  3. Dispositif ou ensemble de dispositifs selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit résonnant (4) est formé de ladite bobine (L) et d'une capacité (C) agencées en parallèle, ce circuit résonnant présentant une impédance élevée à ladite deuxième fréquence et étant sensiblement passant à ladite première fréquence.
  4. Dispositif ou ensemble de dispositifs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit résonnant (18) comprend au moins une bobine (L) agencée en parallèle à ladite première antenne (A1).
  5. Dispositif ou ensemble de dispositifs selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit résonnant est formé de ladite bobine (L) et d'une capacité (C) agencées en série, ce circuit résonnant présentant une faible impédance à ladite deuxième fréquence de manière à engendrer un court-circuit de ladite première antenne lorsqu'elle reçoit un signal électromagnétique à ladite deuxième fréquence, ce circuit résonnant ayant une impédance élevée à ladite première fréquence.
  6. Dispositif ou ensemble de dispositifs selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier circuit électronique (U1) est alimenté par une batterie (30) incorporée dans ledit dispositif ou ledit ensemble de dispositifs.
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