EP2300964A2 - Antenna for rfid transponder on metal support - Google Patents

Antenna for rfid transponder on metal support

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EP2300964A2
EP2300964A2 EP09750192A EP09750192A EP2300964A2 EP 2300964 A2 EP2300964 A2 EP 2300964A2 EP 09750192 A EP09750192 A EP 09750192A EP 09750192 A EP09750192 A EP 09750192A EP 2300964 A2 EP2300964 A2 EP 2300964A2
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EP
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antenna
turns
transponder
antenna according
support
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EP09750192A
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Mondher Hakim
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208Supports; 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
    • H01Q1/2225Supports; 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 active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop 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

Definitions

  • the antenna comprises a single assembly consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, that is to say a single antenna element.
  • the reading and writing distance is maximum and constant regardless of the angle between the direction of the magnetic field and the section of the turns of each of the three sets.
  • reading and writing are also possible given the arrangement of the three pluralities of turns forming between them angles of 120 °.
  • the antenna according to the invention can be manufactured according to various methods which essentially depend on its configuration.
  • Example 2 By carrying out the process described in Example 2, a 4-layer printed circuit consisting of two double-sided circuits with metallized holes is produced, which corresponds to a first and a second set of turns associated with their respective insulating support. , i.e., a first and a second antenna element.

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Abstract

The invention pertains to an antenna for high-frequency RFID transponder and to its method of manufacture. The antenna according to the invention is characterized in that it comprises one or more assemblies each consisting of at least one plurality of turns (7), forming a circuit, associated with an insulating support (8) so that this antenna turns out to be permeable to the magnetic induction flux originating from a reader. The transponder fitted with this antenna when it is placed, stuck or fixed onto a metal support (14) or inserted into the latter allows reading and writing regardless of its orientation with respect to the direction of the magnetic field and offers the same performance in terms of reading and writing distance, with respect to a reader, as that offered by a conventional transponder fixed on a support other than metal.

Description

ANTENNE POUR TRANSPONDEUR RFID SUR SUPPORT METALLIQUE ANTENNA FOR RFID TRANSPONDER ON METAL SUPPORT
La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à une antenne pour un transpondeur d'identification par radio- fréquence ("RFID") ainsi qu'à un procédé pour la fabriquer.The present invention relates, in general, to an antenna for a radio frequency identification ("RFID") transponder and to a method for making it.
En particulier, l'invention concerne une antenne pour un transpondeur apte à être solidarisé à un support en un métal quelconque, ce transpondeur notamment de type haute fréquence 13,56 Mhz, comprenant un circuit intégré RFID ou puce de radio- identification, notamment un circuit haute fréquence 13,56 Mhz.In particular, the invention relates to an antenna for a transponder adapted to be secured to a support of any metal, this transponder in particular of the 13.56 MHz high-frequency type, comprising an RFID integrated circuit or radio-identification chip, in particular a high frequency circuit 13,56 Mhz.
La mise en œuvre d'une technologie RFID (Radio, Frequency, Identification) nécessite essentiellement deux composants principaux à savoir un lecteur ou station de base et un transpondeur. Ce couple, qui est illustré schématiquement à la Figure 1 par le lecteur 1 et le transpondeur 4 se situant à une distance d du support métallique 3 ou le transpondeur 5 collé sur ce support métallique 3, permet le transfert d'énergie et le fonctionnement des communications entre ces deux composants .The implementation of RFID technology (Radio, Frequency, Identification) essentially requires two main components namely a reader or base station and a transponder. This pair, which is illustrated schematically in Figure 1 by the reader 1 and the transponder 4 being at a distance d from the metal support 3 or the transponder 5 stuck on the metal support 3, allows the transfer of energy and the operation of the communications between these two components.
Pour que le transpondeur puisse fonctionner, il doit être alimenté. Cette alimentation, qui s'effectue généralement par télé alimentation ou transfert d'énergie est valable aussi bien pour les transpondeurs passifs que pour les transpondeurs actifs.For the transponder to work, it must be powered. This power supply, which is generally performed by remote power supply or energy transfer, is valid for both passive transponders and active transponders.
Dans l'état actuel de la technique, le transfert d'énergie est effectué à l'aide d'un champ magnétique alternatif soit H(t) répertorié 2 à la Figurel. Ce champ magnétique est produit par la circulation d'un courant alternatif I (t) dans l'antenne du lecteur selon la formule générale H = N*I où N est le nombre de spires de l'antenne du lecteur. A ce champ magnétique correspond, dans le milieu dans lequel il se développe, une induction B(t) associée, de la forme générale B(t) = μ*H(t) où μ représente la perméabilité magnétique du milieu traversé (air, eau, métal, ...etc.) .In the current state of the art, the energy transfer is performed using an alternating magnetic field is H (t) listed in the Figurel 2. This magnetic field is produced by the circulation of an alternating current I (t) in the antenna of the reader according to the general formula H = N * I where N is the number of turns of the antenna of the reader. To this magnetic field corresponds, in the medium in which it develops, an associated induction B (t), of the general form B (t) = μ * H (t) where μ represents the magnetic permeability of the medium traversed (air, water, metal, ... etc.).
Cette induction B(t) entraîne l'apparition d'un flux magnétique 0 à une distance X dans un conducteur de section totale S = N*S (N étant le nombre de spires de l'antenne du transpondeur) . Ce flux équivaut ainsi à: 0 = B(x)*S.This induction B (t) causes the appearance of a magnetic flux 0 at a distance X in a conductor of total section S = N * S (N being the number of turns of the antenna of the transponder). This flow is equivalent to: 0 = B (x) * S.
La variation instantanée de ce flux magnétique produit en outre l'apparition d'une différence de potentiel u(t) induite aux bornes de l'élément conducteur servant d'antenne de réception dans le transpondeur 4 ou 5 à la Figure 1, selon la relation u = d0/dt .The instantaneous variation of this magnetic flux further produces the appearance of a potential difference u (t) induced at the terminals of the conducting element serving as receiving antenna in the transponder 4 or 5 in FIG. relationship u = d0 / dt.
La qualité et la quantité de transfert d'énergie ainsi réalisé dépendent des fréquences sur lesquelles sont accordés le circuit d'antenne du lecteur 1 et celui du transpondeur 4 ou 5. Ces fréquences sont en général de 125Khz pour les basses fréquences; 13,56Mhz pour les hautes fréquences et 800-900Mhz pour les très hautes fréquences .The quality and quantity of energy transfer thus produced depend on the frequencies on which the antenna circuit of the reader 1 and that of the transponder 4 or 5 are tuned. These frequencies are in general 125 Khz for the low frequencies; 13.56Mhz for high frequencies and 800-900Mhz for very high frequencies.
Par conséquent, dans la technologie RFID, les deux conditions qui suivent doivent être généralement réalisées pour que la communication entre le lecteur 1 et le transpondeur 4 ou 5 puisse s'établir :Therefore, in RFID technology, the following two conditions must generally be fulfilled for the communication between reader 1 and transponder 4 or 5 to be established:
Le champ 2 d'induction B(t) créé par le lecteur doit traverser la section de l'antenne du transpondeur 4 ou 5 pour permettre la création d'un courant induit dans cette antenne et assurer, par conséquent l'alimentation du transpondeur. Le lecteur 1 et le transpondeur 4 ou 5 doivent être bien accordés à la fréquence de fonctionnement.The induction field B (t) created by the reader must cross the antenna section of the transponder 4 or 5 to allow the creation of an induced current in this antenna and ensure, therefore, the transponder power supply. Reader 1 and transponder 4 or 5 must be well tuned to the operating frequency.
Actuellement, la technologie RFID notamment haute fréquence à 13,56Mhz décrite ci-dessus est utilisée sur différents environnements sauf le métal qui présente des caractéristiques particulières essentiellement les suivantes :Currently, the above-mentioned high-frequency RFID technology at 13.56Mhz described above is used in different environments except the metal which has particular characteristics essentially as follows:
Le champ 2 d' induction magnétique ne peut pas traverser le métal. Par conséquent, le transpondeur 5 solidarisé directement au support métallique conduit à l'obtention d'un flux nul car le champ d'induction B(t) ne peut pas traverser la section de l'antenne de ce transpondeur qui, en conséquence, ne peut être alimenté par télé alimentation.Field 2 of magnetic induction can not pass through the metal. Therefore, the transponder 5 secured directly to the metal support leads to obtaining a zero flux because the induction field B (t) can not cross the antenna section of the transponder which, consequently, does not can be powered by remote power supply.
La perméabilité magnétique du métal est très faible. Par conséquent, le lecteur 1 situé loin du support métallique d'une part et le transpondeur 5 solidarisé directement à ce support métallique d'autre part, ne sont pas accordés à la fréquence de fonctionnement .The magnetic permeability of the metal is very low. Therefore, the reader 1 located far from the metal support on the one hand and the transponder 5 secured directly to the metal support on the other hand, are not tuned to the operating frequency.
Dans le but de réduire la perturbation du champ magnétique ainsi produite, plusieurs solutions ont été proposées pour adapter l'utilisation de la technologie RFID notamment haute fréquence en milieu métallique. A cet effet, on a prévu dans la demande de brevet WO 2006/105007 l'utilisation de matériaux spécifiques placés entre 1 ' antenne du transpondeur et le support métallique de façon à optimiser les distances de lecture c'est-à-dire les distances séparant le transpondeur du lecteur. A cet effet des matériaux ferromagnétiques tels que nickel/zinc/ferrite ou manganèse/zinc/ferrite ont été suggérés . D'autre part, on a rapporté dans WO 2006/124270, l'utilisation de pellicules multicouches d'un substrat dispersées dans un liant et situées entre l'antenne et le support métallique. Ces pellicules multicouches comprennent environ deux à cent paires de couches constituées chacune en alternance d'une couche en métal ferromagnétique cristallin jouxtant une couche diélectrique .In order to reduce the disturbance of the magnetic field thus produced, several solutions have been proposed to adapt the use of RFID technology including high frequency in metal environment. For this purpose, it is provided in the patent application WO 2006/105007 the use of specific materials placed between the transponder antenna and the metal support so as to optimize the reading distances that is to say the distances separating the transponder from the reader. For this purpose, ferromagnetic materials such as nickel / zinc / ferrite or manganese / zinc / ferrite have been suggested. On the other hand, it has been reported in WO 2006/124270, the use of multilayer films of a substrate dispersed in a binder and located between the antenna and the metal support. These multilayer films comprise about two to one hundred pairs of layers each alternately of a crystalline ferromagnetic metal layer adjacent to a dielectric layer.
D'autres solutions ont encore été préconisées lesquelles mettent en œuvre: a) un isolateur comprenant un matériau à perméabilité magnétique complexe interposé entre l'étiquette RFID et le substrat métallique, tel que décrit dans WO 2006/044168, ou encore b) une antenne comprenant un élément conducteur et, interposé entre lui et un support métallique, un élément magnétique doux, par exemple un matériau composite formé d'un matériau organique et de la poudre de grain de ferrite, un film amorphe ou autres, tel que rapporté dans W02003/061069. Malgré toutes ces tentatives, les inventions actuelles n'ont pu apporter de résultats fiables à 100% puisque subsiste l'impossibilité de lire le transpondeur et d'y écrire à des distances du lecteur équivalentes aux distances généralement obtenues dans un système utilisant un transpondeur placé dans un environnement autre que le métal .Other solutions have also been proposed which implement: a) an insulator comprising a complex magnetic permeability material interposed between the RFID tag and the metal substrate, as described in WO 2006/044168, or b) an antenna comprising a conductive element and, interposed between it and a metal support, a soft magnetic element, for example a composite material formed of an organic material and ferrite grain powder, an amorphous film or the like, as reported in WO2003 / 061069. Despite all these attempts, current inventions have not been able to provide 100% reliable results since there is still no way to read the transponder and to write at distances from the reader equivalent to the distances generally obtained in a system using a transponder placed in an environment other than metal.
Par ailleurs, on a décrit dans la demande de brevet EP1484816 un transpondeur RFID muni d'une antenne sous forme d'un fil conducteur enroulé sur un support magnétique doux disposé de manière sensiblement parallèle à une surface métallique en contact avec ce transpondeur. Toutefois, un tel mode de réalisation présente un réel désavantage en raison de la fragilité de cet élément magnétique doux, qui peut devenir cassant dans le temps, et en raison de son coût relativement prohibitif.Moreover, the patent application EP1484816 describes an RFID transponder provided with an antenna in the form of a conductive wire wound on a soft magnetic support disposed substantially parallel to a metal surface in contact with this transponder. However, such an embodiment has a real disadvantage because of the fragility of this element soft magnetic, which can become brittle in time, and because of its relatively prohibitive cost.
En conséquence, l'utilisation de la technologie RFID haute fréquence 13,56Mhz n'a pu être maîtrisée, à ce jour, lorsqu'il s'agit de placer l'antenne du transpondeur 5 directement sur le support métallique 3 ou en évitant l'utilisation de matériaux spécifiques ferromagnétiques ou autres.As a result, the use of high-frequency RFID technology 13.56Mhz could not be controlled, to date, when it comes to placing the transponder antenna 5 directly on the metal support 3 or avoiding the use of specific ferromagnetic or other materials.
La présente invention a pour but de proposer une antenne pour un transpondeur, notamment haute fréquence 13,56 Mhz, qui peut être solidarisé directement à tout type de support métallique (fer, acier, inox, cuivre, etc.) , par exemple par simple juxtaposition, par fixation par tout moyen tel que par collage ou même par insertion à l'intérieur de ce support métallique par exemple par juxtaposition ou fixation dans une rainure ou échancrure pratiquée dans ce support métallique en évitant l'utilisation d'un ou de plusieurs matériaux additifs situés entre le support métallique et le transpondeur de façon notamment à en diminuer la taille et le coût. Pour atteindre ce but, l'antenne du genre indiqué précédemment est caractérisée en ce qu'elle comprend un ou plusieurs ensembles constitués chacun d'au moins une pluralité de spires, formant circuit, associées à un support isolant en sorte que cette antenne s'avère perméable au flux d'induction magnétique provenant d'un lecteur.The present invention aims to provide an antenna for a transponder, especially high frequency 13.56 MHz, which can be secured directly to any type of metal support (iron, steel, stainless steel, copper, etc.), for example by simple juxtaposition, by fixing by any means such as by gluing or even by insertion inside this metal support for example by juxtaposition or fixing in a groove or indentation made in this metal support avoiding the use of one or more additive materials located between the metal support and the transponder in particular to reduce the size and cost. To achieve this goal, the antenna of the kind indicated above is characterized in that it comprises one or more assemblies each consisting of at least a plurality of turns, forming a circuit, associated with an insulating support so that this antenna s' is permeable to the magnetic induction flux from a reader.
Par "spires associées à un support isolant", on entend généralement des spires en contact direct et de diverses manières avec le support isolant. Il peut s'agir, par exemple, de spires disposées en totalité sur et autour du support, c'est-à-dire enroulées sur celui- ci, ou disposées en totalité à l'intérieur de ce support ou encore, et de préférence, disposées partiellement sur le support et partiellement à l'intérieur de celui-ci.By "turns associated with an insulating support" is generally meant turns in direct contact and in various ways with the insulating support. It may be, for example, turns disposed entirely on and around the support, that is to say wound on it, or disposed entirely within this support or alternatively, and preferably, arranged partially on the support and partially inside thereof.
Lorsque l'antenne comprend plusieurs ensembles constitués chacun d'une pluralité de spires associées à un support isolant, on désignera par la suite chaque ensemble de ce type par l'expression "élément d'antenne".When the antenna comprises several sets each consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, each group of this type will be referred to hereinafter as the "antenna element".
En particulier, l'antenne selon l'invention peut comprendre un ensemble constitué d'au moins une pluralité de spires disposées en totalité sur et autour d'un support isolant, c'est-à-dire enroulées sur celui- ci, ou encore disposées en totalité à l'intérieur de ce support isolant.In particular, the antenna according to the invention may comprise an assembly consisting of at least a plurality of turns disposed entirely on and around an insulating support, that is to say wound on it, or disposed entirely within this insulating support.
Toutefois selon un autre mode de réalisation particulier et préféré, l'antenne comprend un ou plusieurs ensembles constitués chacun d'une pluralité de spires, formant circuit, disposées partiellement sur le support isolant et partiellement à l'intérieur de celui- ci, ces ensembles étant éventuellement solidarisés entre eux.However, according to another particular and preferred embodiment, the antenna comprises one or more assemblies each consisting of a plurality of turns forming a circuit, partially arranged on the insulating support and partially inside thereof, these sets possibly being joined together.
Le transpondeur comprenant une antenne selon l'invention offre le maximum de lecture et d'écriture quand la direction du champ magnétique est perpendiculaire à la section des spires de l'antenne.The transponder comprising an antenna according to the invention offers the maximum reading and writing when the direction of the magnetic field is perpendicular to the section of the turns of the antenna.
En conséquence, selon une autre caractéristique de l'invention, l'antenne comprend une ou plusieurs pluralités de spires de section non parallèle à la surface du support métallique, de préférence de section perpendiculaire à la surface de ce support métallique.Accordingly, according to another characteristic of the invention, the antenna comprises one or more pluralities of turns of non-parallel section to the surface of the metal support, preferably of section perpendicular to the surface of this metal support.
En outre, selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le support isolant est sensiblement parallèle à la surface de support métallique.In addition, according to a further feature of the invention, the insulating support is substantially parallel to the metal support surface.
Ce support isolant peut être configuré sous forme par exemple d'un cylindre ou d'un polyèdre, de préférence un parallélépipède rectangle. Lorsque ce polyèdre est un parallélépipède rectangle, les spires peuvent être disposées en totalité sur les faces opposées les unes aux autres ou en totalité à l'intérieur de ce parallélépipède pour former dans ces deux cas un circuit continu.This insulating support may be configured in the form of, for example, a cylinder or a polyhedron, preferably a rectangular parallelepiped. When this polyhedron is a rectangle parallelepiped, the turns may be arranged in full on the opposite faces to each other or in all within this parallelepiped to form in these two cases a continuous circuit.
Toutefois, les spires s'étendent, de préférence, partiellement sur des faces du polyèdre et partiellement à l'intérieur de celui-ci. Lorsque ce polyèdre est un parallélépipède rectangle les spires en question s'étendent habituellement sur deux faces opposées et le long des deux autres faces opposées toutefois à l'intérieur de ce parallélépipède de manière à former un circuit continu.However, the turns preferably extend partially on and partially inside polyhedron faces. When this polyhedron is a rectangular parallelepiped, the turns in question usually extend over two opposite faces and along the other two opposite faces, however, inside this parallelepiped so as to form a continuous circuit.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'antenne comprend un seul ensemble constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant, c'est-à-dire un seul élément d'antenne.According to a first embodiment of the invention, the antenna comprises a single assembly consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, that is to say a single antenna element.
Dans un tel cas, la distance de lecture et d'écriture est fonction de l'angle entre la direction du champ magnétique et la section des spires. Ainsi, quand la direction du champ magnétique est perpendiculaire à la section des spires, la distance de lecture et d'écriture est maximale. Toutefois, quand la direction de ce champ magnétique est parallèle à la section de ces spires, la lecture et l'écriture ne sont plus possibles.In such a case, the reading and writing distance is a function of the angle between the direction of the magnetic field and the section of the turns. Thus, when the direction of the magnetic field is perpendicular to the section of the turns, the reading and writing distance is maximum. However, when the direction of this magnetic field is parallel to the section of these turns, reading and writing are no longer possible.
Le transpondeur muni d'une antenne comprenant un seul élément d'antenne est suffisant pour un nombre important d'applications n'imposant pas des orientations différentes de ce transpondeur par rapport à la direction du champ magnétique.The transponder provided with an antenna comprising a single antenna element is sufficient for a large number of applications that do not impose different orientations of this transponder with respect to the direction of the magnetic field.
Certaines applications nécessitent toutefois l'intervention d'un transpondeur capable d'offrir le maximum de lecture et d'écriture et ce, quels que soient les angles d'orientation. Dans ces cas, le transpondeur est doté d'une antenne comportant deux éléments d'antenne ou davantage, ces éléments d'antenne étant superposés et ayant des angles d'orientations différents de manière à offrir une distance maximale et constante de lecture et d'écriture quelle que soit l'orientation du transpondeur par rapport à la direction du champ magnétique. En conséquence, selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'antenne comprend plusieurs ensembles chacun constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant, les pluralités de spires formant entre elles des angles différents. Dans un tel mode de réalisation, les spires de chacun des ensembles peuvent être reliées entre elles en série ou en parallèle auquel cas les entrées des spires sont reliées entre elles et les sorties de ces mêmes spires sont également reliées entre elles. Selon une première mise en œuvre particulière de ce mode de réalisation de l'invention, l'antenne comprend deux ensembles chacun constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant, les deux pluralités de spires formant entre elles des angles de 90°. Dans ce cas également, la distance de lecture et d'écriture est fonction de l'angle entre la direction du champ magnétique et la section des spires de chacun des deux ensembles. Ainsi, quand la direction du champ magnétique est perpendiculaire à la section des spires, la distance de lecture et d'écriture est maximale. En outre, quelle que soit la direction du champ magnétique, la lecture et l'écriture sont possibles dans ce cas également étant donné la disposition des deux pluralités de spires formant entre elles des angles de 90°. En outre, selon une seconde mise en œuvre de ce mode de réalisation de l'invention, l'antenne comprend trois ensembles chacun constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant, les trois pluralités de spires formant entre elles des angles de 120°.Some applications, however, require the intervention of a transponder capable of offering the maximum of reading and writing, whatever the angles of orientation. In these cases, the transponder is provided with an antenna comprising two antenna elements or more, these antenna elements being superimposed and having angles of different orientations so as to provide a maximum distance and constant reading and writing irrespective of the orientation of the transponder with respect to the direction of the magnetic field. Accordingly, according to another embodiment of the invention, the antenna comprises several sets each consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, the plurality of turns forming between them different angles. In such an embodiment, the turns of each of the assemblies can be interconnected in series or in parallel, in which case the inputs of the turns are interconnected and the outputs of these turns are also connected to each other. According to a first particular implementation of this embodiment of the invention, the antenna comprises two sets each consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, the two pluralities of turns forming between them angles of 90 ° . In this case also, the reading and writing distance is a function of the angle between the direction of the magnetic field and the section of the turns of each of the two sets. Thus, when the direction of the magnetic field is perpendicular to the section of the turns, the reading and writing distance is maximum. In addition, regardless of the direction of the magnetic field, reading and writing are possible in this case also given the arrangement of the two pluralities of turns forming between them angles of 90 °. In addition, according to a second implementation of this embodiment of the invention, the antenna comprises three sets each consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, the three pluralities of turns forming between them angles of 120 °.
Dans ce cas, la distance de lecture et d'écriture est maximale et constante quel que soit l'angle entre la direction du champ magnétique et la section des spires de chacun des trois ensembles. En outre, quelle que soit la direction du champ magnétique, la lecture et l'écriture sont également possibles étant donné la disposition des trois pluralités de spires formant entre elles des angles de 120°. L'antenne selon l'invention peut être fabriquée selon différents procédés qui dépendent essentiellement de sa configuration.In this case, the reading and writing distance is maximum and constant regardless of the angle between the direction of the magnetic field and the section of the turns of each of the three sets. In addition, whatever the direction of the magnetic field, reading and writing are also possible given the arrangement of the three pluralities of turns forming between them angles of 120 °. The antenna according to the invention can be manufactured according to various methods which essentially depend on its configuration.
Ainsi, lorsque les spires sont disposées en totalité autour du support isolant ou à l'intérieur de celui-ci, l'antenne peut être fabriquée en réalisant des spires par enroulement d'un fil métallique conducteur électrique respectivement sur les différentes faces extérieures du support isolant ou sur un manchon isolant que l'on recouvre en totalité par un matériau isolant. Toutefois, lorsqu'elle est constituée d'au moins un ensemble comprenant chacun une pluralité de spires disposées partiellement sur le support isolant et intégrées partiellement à l'intérieur de celui-ci, l'antenne peut être fabriquée à partir d'un circuit imprimé multicouche.Thus, when the turns are arranged entirely around the insulating support or inside thereof, the antenna can be manufactured by making turns by winding an electrically conductive wire respectively on the different outer faces of the support insulation or on an insulating sleeve which is completely covered by an insulating material. However, when it consists of at least one set each comprising a plurality of turns partially disposed on the insulating support and partially integrated inside thereof, the antenna can be made from a printed circuit board multilayer.
Dans ce mode de réalisation, chaque ensemble constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant est fabriqué sur deux couches séparées l'une de l'autre par un matériau isolant, les spires de chaque ensemble ayant des angles d'orientation différents permettant une lecture et une écriture à partir d'un lecteur quelle que soit l'orientation du transpondeur muni de ces ensembles formant antenne par rapport à la direction du champ magnétique.In this embodiment, each set consisting of a plurality of turns associated with an insulating support is manufactured on two layers separated from each other by an insulating material, the turns of each set having different orientation angles. allowing reading and writing from a reader regardless of the orientation of the transponder provided with these antenna assemblies with respect to the direction of the magnetic field.
Aussi, selon une autre caractéristique préférée de l'invention, l'antenne lorsqu'elle est constituée d'au moins une pluralité de spires disposées chacune partiellement sur un support isolant et partiellement à l'intérieur de celui-ci est fabriquée par mise en œuvre d'un procédé caractérisé en ce que sur deux faces opposées du support isolant configuré en parallélépipède, par exemple en parallélépipède rectangle, on imprime des pistes en un métal conducteur électrique que l'on relie à des trous percés de part en part dans ce support isolant depuis l'une desdites faces jusqu'à l'autre, ces trous étant recouverts d'un métal conducteur électrique, en sorte que l'ensemble constitué par les pistes imprimées et les trous forme un circuit continu en spirale.Also, according to another preferred feature of the invention, the antenna when it consists of at least a plurality of turns each arranged partially on an insulating support and partially inside thereof is manufactured by implementation. process according to a method characterized in that on two opposite faces of the insulating support configured in a parallelepiped, for example a rectangular parallelepiped, tracks are printed in an electrically conductive metal which is connected to holes drilled from one side to the other in this case. an insulating support from one of said faces to the other, these holes being covered with an electrically conductive metal, so that the assembly consisting of the printed tracks and the holes forms a continuous spiral circuit.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble ainsi fabriqué est solidarisé, par exemple par collage, à un ou deux autres ensembles analogues et ce, par 1 ' intermédiaire des deux faces porteuses de pistes imprimées de telle manière que les pluralités de spires forment entre elles des angles différents.According to another characteristic of the invention, the assembly thus manufactured is secured, for example by gluing, to one or two other analogous assemblies and this, via the two faces carrying printed tracks in such a way that the pluralities of turns form between them different angles.
Ainsi, lorsque l'antenne est formée d'au moins deux ensembles analogues fabriqués et solidarisés comme précédemment, les spires apparaîtront sur les deux faces extérieures opposées du support isolant unique formé par la réunion des différents supports isolants des ensembles de départ. Le reste de ce circuit unique formé de pistes et de trous de connexion se trouvera à 1 ' intérieur de ce support isolant unique. Pour une mise en œuvre appropriée de ce dernier procédé, on prend avantageusement comme point de départ un circuit imprimé dans son état initial et on le transforme par la technique classique de fabrication des circuits imprimés multicouches afin d'obtenir une antenne qui constitue l'élément essentiel d'un transpondeur.Thus, when the antenna is formed of at least two analogous assemblies manufactured and joined as before, the turns will appear on the two opposite outer faces of the single insulating support formed by the combination of the different insulating supports of the starting assemblies. The remainder of this single circuit formed of tracks and connection holes will be located within this single insulating support. For an appropriate implementation of the latter method, it is advantageous to start with a printed circuit in its initial state and transform it by the conventional technique of manufacturing Multilayer printed circuits to obtain an antenna which constitutes the essential element of a transponder.
Cette technique permet d'obtenir un circuit imprimé avec un ensemble de tracés de pistes sur deux faces opposées de la matière isolante essentiellement sur la face support du côté des composants du transpondeur et sur la face support du côté des soudures. Ces pistes sont, en général, constituées de conducteurs électriques avantageusement des fils de cuivre d'environ 35 microns d'épaisseur recouverts d'une couche de protection en étain de même que les trous de liaison entre les pistes. L'étain est également utilisé comme matériau de soudures des composants du transpondeur. Quant à la matière isolante, il s'agit habituellement d'un matériau époxy renforcé par des fibres de verre, par exemple le matériau FR4. Les pistes conductrices reliées aux trous conducteurs pratiqués dans le support isolant forment ainsi des spires qui constituent en finalité l'antenne du transpondeur sus-indiqué.This technique makes it possible to obtain a printed circuit with a set of track traces on two opposite faces of the insulating material essentially on the support face on the side of the transponder components and on the support side on the side of the welds. These tracks are, in general, made of electrical conductors, preferably copper wires of about 35 microns thick covered with a protective layer of tin as well as the connection holes between the tracks. Tin is also used as a welding material for transponder components. As for the insulating material, it is usually a glass fiber reinforced epoxy material, for example the FR4 material. The conductive tracks connected to the conductive holes formed in the insulating support and form turns which ultimately constitute the above-mentioned transponder antenna.
Dans une seconde étape, l'antenne fabriquée est connectée au circuit RFID par la technique de câblage communément connue (montage et soudure) de manière à constituer le transpondeur final. Celui-ci pourra être utilisé sur ou dans un support métallique sans l'adjonction d'un matériau ferro-magnétique quelconque ou de tout autre matériau et sans nécessité d'éloigner le transpondeur du support métallique.In a second step, the manufactured antenna is connected to the RFID circuit by the commonly known wiring technique (mounting and welding) so as to constitute the final transponder. This may be used on or in a metal support without the addition of any ferro-magnetic material or any other material and without the need to move the transponder away from the metal support.
Dans certains cas, le transpondeur peut cependant ne pas être accordé à la fréquence voulue par exemple 13,56 Mhz. Il est alors prévu de lui adjoindre une capacité supplémentaire appelée "capacité de tuning" dans le but d'obtenir une antenne accordée avec le circuit RFID et, en définitive, un transpondeur qui réponde aux besoins recherchés. Cette opération d'adjonction d'une capacité de tuning est opérée selon un mode de calcul bien déterminé qui est fonction de la valeur de l'inductance de l'antenne et de la capacité interne du circuit RFID.In some cases, however, the transponder may not be tuned to the desired frequency, for example 13.56 Mhz. It is then planned to add an additional capacity called "tuning capacity" in order to obtain an antenna granted with the RFID circuit and, ultimately, a transponder that meets the needs. This operation of adding a capacity tuning is performed according to a well-defined calculation mode which is a function of the value of the inductance of the antenna and the internal capacitance of the RFID circuit.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs illustrant différents modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un transpondeur de 1 ' état de la technique dans un champ magnétique, la figure 2 est une représentation en perspective d'une antenne à une pluralités de spires, selon l'invention, montée dans un transpondeur disposé sur un support métallique, la figure 3 est une représentation en perspective de l'antenne à la figure 2 montée dans un transpondeur disposé dans un support métallique, - la figure 4 est une représentation en plan d'un transpondeur muni d'un autre mode de réalisation d'une antenne à un élément selon l'invention, la figure 5 est une représentation en perspective d'un transpondeur muni de l'antenne à la figure 4 et disposé sur un support métallique ou autre, la figure 6 est une représentation en perspective d'une antenne à deux pluralités de spires, selon l'invention, montée dans un transpondeur disposé sur un support métallique, - la figure 7 est une représentation en perspective d'une antenne à deux pluralités de spires, selon l'invention, montée dans un transpondeur disposé dans un support métallique, - la figure 8a est une représentation en plan d'un transpondeur muni d'un premier élément d'antenne selon 1 ' invention, la figure 8b est une représentation en plan du transpondeur à la figure 8a muni d'un second élément d'antenne selon l'invention, la figure 9 est une représentation en perspective d'une antenne à trois pluralités de spires, selon l'invention, montée dans un transpondeur disposé sur un support métallique, - la figure 10 est une représentation en perspective d'une antenne à trois pluralités de spires, selon l'invention, montée dans un transpondeur disposé dans un support métallique, la figure lia est une représentation en plan d'un transpondeur muni d'un premier élément d'antenne selon 1 ' invention, la figure 11b est une représentation en plan du transpondeur à la figure lia muni d'un deuxième élément d'antenne selon l'invention, - la figure lie est une représentation en plan du transpondeur aux figures lia et 11b muni d'un troisième élément d'antenne selon l'invention.The invention will be better understood and other objects, features and advantages thereof will appear more clearly in the following description with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of non-limiting examples illustrating different modes of embodiment of the invention and in which: - Figure 1 is a schematic representation of a transponder of the state of the art in a magnetic field, Figure 2 is a perspective representation of an antenna at a plurality of turns according to the invention, mounted in a transponder arranged on a metal support, FIG. 3 is a perspective representation of the antenna in FIG. 2 mounted in a transponder arranged in a metal support, FIG. plan of a transponder provided with another embodiment of an antenna with an element according to the invention, FIG. 5 is a representation in perspective ive of a transponder provided with the antenna in FIG. 4 and arranged on a metal support or the like, FIG. 6 is a perspective representation of an antenna with two pluralities of turns, according to the invention, mounted in a transponder arranged on a metal support, - Figure 7 is a perspective representation of an antenna with two pluralities of turns, according to the invention, mounted in a transponder arranged in a metal support, FIG. 8a is a plan view of a transponder provided with a first antenna element according to the invention, FIG. 8b is a plan representation of the transponder in FIG. 8a provided with a second antenna element. according to the invention, FIG. 9 is a perspective representation of an antenna with three pluralities of turns, according to the invention, mounted in a transponder arranged on a metal support, - FIG. 10 is a perspective representation of a antenna having three pluralities of turns, according to the invention, mounted in a transponder arranged in a metal support, FIG. 11a is a plan representation of a transponder provided with a first antenna element according to the invention, the FIG. 11b is a plan view of the transponder in FIG. 11a provided with a second antenna element according to the invention; FIG. 11c is a plan representation of the transponder in FIGS. 11a and 11b provided with a third element; antenna antenna according to the invention.
EXEMPLES 1 et 2EXAMPLES 1 and 2
ANTENNES A UN ELEMENTANTENNAS HAS AN ELEMENT
Tel que représenté aux figures 2 et 3 et selon un premier mode de réalisation de l'invention (EXEMPLE 1), un transpondeur disposé respectivement sur un support métallique 6 ou à l'intérieur d'une rainure pratiquée dans celui-ci, comprend une antenne composée d'un circuit en spirale 7 enroulé autour d'un support isolant 8 ainsi qu'une puce électronique 9 RFID haute fréquence 13,56Mhz et une capacité de tuning 10.As represented in FIGS. 2 and 3 and according to a first embodiment of the invention (EXAMPLE 1), a transponder disposed respectively on a metal support 6 or inside a groove made in it, comprises a antenna composed of a spiral circuit 7 wound around an insulating support 8 and that a chip RFID high frequency 13,56Mhz and a capacity of tuning 10.
Toutefois, selon un autre mode de réalisation (EXEMPLE 2), visible aux figures 4 et 5, l'antenne comprend, intégré partiellement à l'intérieur d'un support isolant 8, un circuit en spirale 7 comprenant des pistes 11 (côté composants) et 12 (côté soudures) situées respectivement sur deux faces opposées du support isolant 8 configuré en parallélépipède rectangle. Ces pistes sont connectées électriquement à des trous 13 percés de part en part dans cet isolant 8 et ce circuit en spirale est en outre, relié à une puce électronique 9 RFID elle-même connectée à une capacité de tuning 10.However, according to another embodiment (EXAMPLE 2), visible in FIGS. 4 and 5, the antenna comprises, integrated partially inside an insulating support 8, a spiral circuit 7 comprising tracks 11 (component side ) and 12 (welded side) located respectively on two opposite faces of the insulating support 8 configured in rectangular parallelepiped. These tracks are electrically connected to holes 13 pierced right through in this insulator 8 and this spiral circuit is further connected to an electronic chip 9 RFID itself connected to a tuning capacity 10.
La figure 5 montre en outre les spires du circuit en spirale 7 perpendiculaires au support métallique 14. De même, on observe que la direction 15 du flux magnétique est perpendiculaire à la section des spires puisque ce flux est parallèle à l'axe 16 de l'antenne, axe qui est perpendiculaire à la section de ces spires.FIG. 5 also shows the turns of the spiral circuit 7 perpendicular to the metal support 14. Similarly, it can be seen that the direction of the magnetic flux is perpendicular to the section of the turns since this flow is parallel to the axis 16 of the antenna, which axis is perpendicular to the section of these turns.
Cette antenne peut être fabriquée en réalisant un circuit imprimé double face avec trous métallisés. A cette fin, on part d'un support isolant 8 sous forme d'une plaque d'une épaisseur de 0,5 à 3,2 mm en verre époxy FR4 recouverte sur deux faces opposées d'une très mince couche de cuivre d'une épaisseur de 18 à 75 microns.This antenna can be manufactured by producing a double-sided printed circuit with metallized holes. To this end, we start from an insulating support 8 in the form of a plate with a thickness of 0.5 to 3.2 mm FR4 epoxy glass covered on two opposite sides of a very thin copper layer of a thickness of 18 to 75 microns.
Au moyen d'un dispositif à commande numérique on effectue d'abord le perçage de trous 13 de part en part de cette plaque recouverte pour réaliser la future connexion électrique entre les pistes et les couches. Cette opération est pratiquée sur base d'un fichier informatique préalablement conçu par un logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur) et conformément aux positions déterminées pour les trous 13 de passage ou vias et pour la connexion des composants .By means of a digitally controlled device, holes 13 are firstly drilled from one end of this covered plate to make the future electrical connection between the tracks and the layers. This operation is performed on the basis of a computer file previously designed by CAD software (computer-aided design) and in accordance with positions determined for the passage holes 13 or vias and for the connection of the components.
Par la suite, on procède à une première métallisation dite "flash" par dépôt d'une couche de cuivre sur la surface latérale des trous 13 pour rendre conductrices les deux faces opposées recouvertes de cuivre. Cette métallisation est réalisée d'abord par un procédé chimique pour constituer un dépôt d'une couche électrostatique de palladium ensuite par un procédé électrolytique pour constituer un dépôt de cuivre. On procède ensuite à une lamination qui fixe, sur la surface de la couche de cuivre déposée sur les deux faces opposées, un film de résine (RISTON) sensible aux rayons ultraviolets. Cette opération est effectuée dans une chambre éclairée par une lumière de couleur jaune. Après impression du tracé des pistes et des pastilles des composants du transpondeur sur un film support transparent à partir du logiciel de CAO, on applique ce film transparent sur la surface de la couche photosensible et on l'expose aux rayons ultraviolets au moyen d'une insoleuse. La couche photosensible, située au-dessous des pistes et pastilles, est ainsi protégée contre les UV au contraire de la couche située au-dessous de la partie transparente du film qui elle sera attaquée par ces mêmes UV. Lors de l'opération suivante de développement, on attaque la couche photosensible par pulvérisation d'un produit chimique alcalin lequel dissout la couche photosensible protégée des UV de manière à fournir une carte dont les pistes et les pastilles sont constituées de cuivre nu alors que le reste est recouvert par la couche photosensible .Subsequently, a first "flash" metallization is carried out by deposition of a layer of copper on the lateral surface of the holes 13 to render the two opposite faces covered with copper conductive. This metallization is performed first by a chemical process to form a deposition of an electrostatic layer of palladium then by an electrolytic process to form a copper deposit. A lamination is then carried out which fixes, on the surface of the copper layer deposited on the two opposite faces, a film of resin (RISTON) sensitive to ultraviolet rays. This operation is performed in a room lit by a yellow light. After printing the tracks and pads of the transponder components on a transparent support film from the CAD software, this transparent film is applied to the surface of the photosensitive layer and exposed to ultraviolet light by means of platesetter. The photosensitive layer, located below the tracks and pellets, is thus protected against UV contrary to the layer located below the transparent part of the film which will be attacked by these same UV. During the next development step, the photosensitive layer is etched by an alkaline chemical which dissolves the UV-protected photosensitive layer so as to provide a board whose tracks and pellets are made of bare copper while the remains is covered by the photosensitive layer.
Par une méthode électrolytique, on procède ensuite à une seconde métallisation dite "renfort" en réalisant un dépôt de cuivre sur la partie cuivre nu représentée par les pistes, les pastilles et l'intérieur des trous puis on applique un dépôt d'étain, également par un procédé électrolytique, sur la partie cuivre nu représentée par ces mêmes pistes, pastilles et trous. On procède ensuite à une opération de strippage au moyen d'un produit chimique à base de soude caustique qui a pour effet de dissoudre la couche sensible, ce qui fournit une carte dont les pistes 11, sur l'une des faces et les pistes 12 sur l'autre face ainsi que les pastilles et l'intérieur des trous sont recouverts d'une couche d'étain alors que le reste du cuivre est à nu.By an electrolytic method, a second metallization called "reinforcement" is then carried out by producing a depositing copper on the bare copper part represented by the tracks, the pellets and the inside of the holes, then applying a deposit of tin, also by an electrolytic process, on the bare copper part represented by these same tracks, pellets and holes . A stripping operation is then carried out by means of a chemical product based on caustic soda which has the effect of dissolving the sensitive layer, which provides a card whose tracks 11 on one of the faces and the tracks 12 on the other side as well as the pellets and the inside of the holes are covered with a layer of tin while the rest of the copper is bare.
De manière à réaliser une gravure, on dissout alors le cuivre par pulvérisation d'un produit à base d'ammoniaque alors que 1 ' étain subsiste, ce qui fournit une carte dont les pistes, les pastilles et l'intérieur des trous sont en cuivre recouvert d'une couche d'étain alors que le reste de la carte est constitué d'isolant FR4.In order to carry out an etching, the copper is then dissolved by spraying an ammonia-based product while the tin remains, which provides a card whose tracks, the pellets and the inside of the holes are made of copper. covered with a layer of tin while the rest of the card is made of FR4 insulation.
Par la technique de sérigraphie, on dépose alors une couche de vernis sur toute la surface de la carte à l'exception des pastilles de manière à pouvoir souder les composants, ce vernis servant de protection contre par exemple l'oxydation, l'humidité, etc.By the screen printing technique, a layer of varnish is then deposited on the entire surface of the card, with the exception of the pellets so as to be able to weld the components, this varnish serving as protection against, for example, oxidation, humidity, etc.
EXEMPLES 3 et 4EXAMPLES 3 and 4
ANTENNES A DEUX ELEMENTSTWO-ELEMENT ANTENNAS
Tel que représenté aux figures 6 et 7 et selon un autre mode de réalisation de l'invention (EXEMPLE 3), un transpondeur disposé respectivement sur un support métallique 6 ou à l'intérieur d'une rainure pratiquée dans celui-ci, comprend une antenne composée d'un premier circuit en spirale 7 enroulé autour d'un support isolant 8, un second circuit en spirale 17 enroulé autour du même support 8 ainsi qu'une puce électronique 9 RFID haute fréquence 13,56 Mhz et une capacité de tuning 10. Les deux circuits en spirale sont reliés entre eux et forment entre eux des angles de 90°.As shown in FIGS. 6 and 7 and according to another embodiment of the invention (EXAMPLE 3), a transponder disposed respectively on a metal support 6 or inside a groove made in it, comprises a antenna composed of a first spiral circuit 7 wound around an insulating support 8, a second spiral circuit 17 wound around the same support 8 as well as a high frequency 13.56 Mhz RFID chip 9 and a tuning capacitor 10. The two circuits in FIG. spiral are interconnected and form angles of 90 ° between them.
Toutefois, selon un autre mode de réalisation (EXEMPLE 4) , visible aux figures 8a et 8b, le transpondeur représenté est muni d'une puce électronique 9 RFID 13,56 Mhz, d'une capacité de tuning 10 et d'une antenne qui comprend: a) un premier élément d'antenne représenté à la figure 8a c'est-à-dire, intégré partiellement à l'intérieur d'un support isolant 8, un circuit en spirale comprenant des pistes 11 et 12 situées respectivement sur deux faces opposées du support isolant 8 configuré en parallélépipède rectangle, ces pistes étant connectées électriquement à des trous 13 percés de part en part dans cet isolant 8 et, b) un second élément d'antenne analogue au premier mais dont le circuit en spirale forme des angles de 90° avec le circuit en spirale du premier élément d'antenne, ce second élément d'antenne étant représenté à la figure 8b où l'on distingue les pistes 18 et 19 situées respectivement sur deux faces opposées du support isolant 20 ainsi que les trous 21 de connexion électrique.However, according to another embodiment (EXAMPLE 4), visible in FIGS. 8a and 8b, the transponder shown is provided with a 13.56 Mhz RFID chip 9, a tuning capacitor 10 and an antenna which comprises: a) a first antenna element represented in FIG. 8a, that is to say, partially integrated inside an insulating support 8, a spiral circuit comprising tracks 11 and 12 located respectively on two opposite sides of the insulating support 8 configured in a rectangular parallelepiped, these tracks being electrically connected to holes 13 pierced right through in this insulator 8 and b) a second antenna element similar to the first but whose spiral circuit forms 90 ° angles with the spiral circuit of the first antenna element, this second antenna element being shown in FIG. 8b, where the tracks 18 and 19 located respectively on two opposite faces of the insulating support 20 are distinguished. than the holes 21 of electrical connection.
Par mise en œuvre du procédé décrit à l'Exemple 2, on réalise un circuit imprimé à 4 couches composé de deux circuits double face avec trous métallisés, ce qui correspond à un premier et à un second ensemble de spires associées à leur support isolant respectif, c'est-à-dire à un premier et à un second élément d'antenne.By carrying out the process described in Example 2, a 4-layer printed circuit consisting of two double-sided circuits with metallized holes is produced, which corresponds to a first and a second set of turns associated with their respective insulating support. , i.e., a first and a second antenna element.
Ces deux circuits double face sont ensuite reliés entre eux en parallèle ou, de préférence, en série puis superposés de telle manière qu'ils forment entre eux des angles de 90°. Les deux supports isolants sont alors collés par pression.These two double-sided circuits are then connected together in parallel or, preferably, in series then superimposed so that they form angles of 90 ° between them. The two insulating supports are then glued by pressure.
EXEMPLES 5 et 6EXAMPLES 5 and 6
ANTENNES A TROIS ELEMENTSANTENNAS WITH THREE ELEMENTS
Tel que représenté aux figures 9 et 10 et selon un autre mode de réalisation de l'invention (EXEMPLE 5), un transpondeur disposé respectivement sur un support métallique 6 ou à l'intérieur d'une rainure pratiquée dans celui-ci, comprend une antenne composée d'un premier circuit en spirale 7 enroulé autour d'un support isolant 8, un deuxième circuit en spirale 17 et un troisième circuit en spirale 22 enroulés tous deux autour du même support 8 ainsi qu'une puce électronique 9 RFID haute fréquence 13,56 Mhz et une capacité de tuning 10. Ces trois circuits sont reliés entre eux et forment entre eux des angles de 120°. Toutefois, selon un autre mode de réalisation (EXEMPLE 6) , visible aux figures lia, 11b et lie, le transpondeur représenté est muni d'une puce électronique 9 RFID 13,56 Mhz, d'une capacité de tuning 10 et d'une antenne qui comprend: un premier élément d'antenne représenté à la figure lia c'est-à-dire, intégré partiellement à l'intérieur d'un support isolant 8, un circuit en spirale comprenant des pistes 11 et 12 situées respectivement sur deux faces opposées du support isolant 8 configuré en parallélépipède rectangle, ces pistes étant connectées électriquement à des trous 13 percés de part en part dans cet isolant 8, b) un deuxième élément d'antenne analogue au premier mais dont le circuit en spirale forme un angle de 120° avec le circuit en spirale du premier élément d'antenne, ce deuxième élément d'antenne étant représenté à la figure 11 b où l'on distingue les pistes 18 et 19 situées respectivement sur deux faces opposées du support isolantAs represented in FIGS. 9 and 10 and according to another embodiment of the invention (EXAMPLE 5), a transponder disposed respectively on a metal support 6 or inside a groove made in it, comprises a antenna consisting of a first spiral circuit 7 wound around an insulating support 8, a second spiral circuit 17 and a third spiral circuit 22 wound around the same support 8 and a high frequency RFID electronic chip 9 13.56 Mhz and a tuning capacity 10. These three circuits are interconnected and form angles of 120 ° between them. However, according to another embodiment (EXAMPLE 6), visible in FIGS. 11a, 11b and 11c, the transponder shown is provided with a 13.56 Mhz RFID chip 9, a tuning capacitor 10 and a receiver. antenna which comprises: a first antenna element represented in FIG. 11a, that is to say, integrated partially inside an insulating support 8, a spiral circuit comprising tracks 11 and 12 located respectively on two opposite faces of the insulating support 8 configured as a rectangular parallelepiped, these tracks being electrically connected to holes 13 pierced right through in this insulator 8, b) a second antenna element similar to the first but whose spiral circuit forms an angle of 120 ° with the spiral circuit of the first antenna element, this second antenna element being shown in FIG. 'tracks 18 and 19 are respectively located on two opposite sides of the insulating support
20 ainsi que les trous 21 de connexion électrique, c) un troisième élément d'antenne analogue aux deux premiers mais dont le circuit en spirale forme un angle de 120° avec les circuits en spirale des premier et deuxième éléments d'antenne, ce troisième élément d'antenne étant représenté à la figure lie où l'on distingue les pistes 23 et 24 situées respectivement sur deux faces opposées du support isolant 25 ainsi que les trous 26 de connexion électrique. Par mise en œuvre du procédé décrit a l'Exemple 2, on réalise un circuit imprimé à 6 couches composé de trois circuits double face avec trous métallisés, ce qui correspond à un premier, un deuxième et un troisième ensemble de spires associées à un leur support isolant respectif, c'est-à-dire à un premier, un deuxième et un troisième élément d'antenne.20 as well as the holes 21 of electrical connection, c) a third antenna element similar to the first two but whose spiral circuit forms an angle of 120 ° with the spiral circuits of the first and second antenna elements, this third antenna element being shown in Figure lie where we distinguish the tracks 23 and 24 located respectively on two opposite faces of the insulating support 25 and the holes 26 of electrical connection. By carrying out the process described in Example 2, a 6-layer printed circuit consisting of three double-sided circuits with metallized holes is produced, which corresponds to a first, a second and a third set of turns associated with one of them. respective insulating support, that is to say a first, a second and a third antenna element.
Ces trois circuits double face sont ensuite reliés entre eux en parallèle ou, de préférence, en série de telle manière qu'ils forment entre eux des angles de 120°. Les trois supports isolants sont alors collés par pression.These three double-sided circuits are then interconnected in parallel or, preferably, in series so that they form between them angles of 120 °. The three insulating supports are then glued by pressure.
Le transpondeur muni d'une antenne selon l'invention qu'il soit, uniquement placé sur un support métallique ou au contraire fixé directement à celui-ci ou inséré dans celui-ci, peut se présenter sous n'importe quelle dimension. Dans tous les cas de figure, une lecture et une écriture pourront être réalisées à une distance du lecteur qui variera en fonction de différents paramètres à savoir les dimensions de l'antenne, l'épaisseur de cette antenne et le nombre de ses spires.The transponder provided with an antenna according to the invention whether it is only placed on a metal support or on the contrary fixed directly thereto or inserted into it, can be in any size. In all cases, a reading and writing can be performed at a distance from the reader that will vary according to different parameters namely the dimensions of the antenna, the thickness of this antenna and the number of its turns.
Ainsi, lorsqu'il est placé sur un support métallique, un tel transpondeur de grandeur X offre les mêmes performances au point de vue distance de lecture et d'écriture que celles qui sont fournies par un transpondeur classique standard existant sur le marché, ce transpondeur étant également de même grandeur X mais placé sur un support non métallique.Thus, when placed on a metal support, such an X-size transponder offers the same performance in terms of read and write distance as those provided by a standard, standard transponder on the market, this transponder being also of the same size X but placed on a non-metallic support.
Par ailleurs, le transpondeur muni d'une antenne selon l'invention pourra être placé à l'intérieur d'une rainure ou échancrure pratiquée dans un support métallique puis recouvert, si nécessaire, d'une couche de matériau isolant, par exemple une résine. Avantageusement, cette couche de matériau isolant affleurera la surface du support métallique de manière à dissimuler complètement la présence de ce transpondeur.Furthermore, the transponder provided with an antenna according to the invention may be placed inside a groove or notch made in a metal support and then covered, if necessary, with a layer of insulating material, for example a resin . Advantageously, this layer of insulating material will be flush with the surface of the metal support so as to completely hide the presence of this transponder.
Un tel transpondeur, équipé d'une antenne selon l'invention, permettra d'assurer des opérations de traçabilité, sécurité, contrôle ou encore des statistiques dans de nombreux domaines d'application, par exemple dans le domaine des bouteilles à gaz. Such a transponder, equipped with an antenna according to the invention, will provide traceability operations, security, control or statistics in many fields of application, for example in the field of gas cylinders.

Claims

Revendications claims
1. Antenne pour un transpondeur RFID apte à être solidarisé à un support (6, 14)) en un métal quelconque, ce transpondeur comprenant un circuit intégré (9) RFID, caractérisée en ce qu'elle comprend un ou plusieurs ensembles constitués chacun d'au moins une pluralité de spires (7), formant circuit, associées à un support isolant (8) en sorte que cette antenne s'avère perméable au flux d'induction magnétique provenant d'un lecteur (1) .Antenna for an RFID transponder adapted to be secured to a support (6, 14) of any metal, this transponder comprising an integrated circuit (9) RFID, characterized in that it comprises one or more sets each consisting of at least a plurality of turns (7), forming a circuit, associated with an insulating support (8) so that this antenna is permeable to the magnetic induction flux coming from a reader (1).
2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble constitué d'au moins une pluralité de spires disposées en totalité sur et autour du support isolant ou disposées en totalité à l'intérieur de celui-ci.2. Antenna according to claim 1, characterized in that it comprises an assembly consisting of at least a plurality of turns disposed wholly on and around the insulating support or disposed entirely within it.
3. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce quelle comprend un ou plusieurs ensembles constitués chacun d'une pluralité de spires formant circuit disposées partiellement sur le support isolant et partiellement à l'intérieur de celui-ci, ces ensembles étant éventuellement solidarisés entre eux.3. Antenna according to claim 1, characterized in that it comprises one or more sets each consisting of a plurality of circuit turns disposed partially on the insulating support and partially inside thereof, these sets being optionally secured between them.
4. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs pluralités de spires de section non parallèle à la surface du support métallique.4. Antenna according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises one or more pluralities of turns of non-parallel section to the surface of the metal support.
5. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les spires sont de section sensiblement perpendiculaire à la surface du support métallique.5. Antenna according to claim 4, characterized in that the turns are of section substantially perpendicular to the surface of the metal support.
6. Antenne selon l'une de revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le support isolant est sensiblement parallèle à la surface du support métallique, 6. Antenna according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insulating support is substantially parallel to the surface of the metal support,
7. Antenne selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un seul ensemble constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant.7. Antenna according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a single assembly consisting of a plurality of turns associated with an insulating support.
8. Antenne selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs ensembles chacun constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant, les pluralités de spires formant entre elles des angles différents.8. Antenna according to one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises several sets each consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, the plurality of turns forming between them different angles.
9. Antenne selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend deux ensembles chacun constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant, les deux pluralités de spires formant entre elles des angles de 90°.9. Antenna according to claim 8, characterized in that it comprises two sets each consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, the two pluralities of turns forming between them angles of 90 °.
10. Antenne selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'elle comprend trois ensembles chacun constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant, les trois pluralités de spires formant entre elles des angles de 120°.10. Antenna according to claim 8, characterized in that it comprises three sets each consisting of a plurality of turns associated with an insulating support, the three pluralities of turns forming between them angles of 120 °.
11. Antenne selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle est associée à une capacité11. Antenna according to one of claims 1 to 10, characterized in that it is associated with a capacity
(10) formant capacité de tuning.(10) forming tuning ability.
12. Antenne selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le circuit intégré RFID est un circuit haute fréquence 13,56 Mhz. 12. Antenna according to one of claims 1 to 11, characterized in that the RFID integrated circuit is a 13.56 MHz high frequency circuit.
13. Antenne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'elle permet au transpondeur une lecture et une écriture à partir du lecteur (1) quelle que soit son orientation par rapport à la direction du champ magnétique. 13. Antenna according to one of claims 1 to 12, characterized in that it allows the transponder reading and writing from the reader (1) regardless of its orientation with respect to the direction of the magnetic field.
14. Antenne selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle permet au transpondeur une distance de lecture et d'écriture similaire à la distance correspondante offerte par un transpondeur standard placé dans un environnement autre que métallique .14. Antenna according to one of claims 1 to 13, characterized in that it allows the transponder a reading and writing distance similar to the corresponding distance offered by a standard transponder placed in a non-metallic environment.
15. Antenne selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle offre au transpondeur, placé à un endroit quelconque du support métallique, fixé par un moyen quelconque à celui-ci ou inséré dans celui-ci, une possibilité de lecture et/ou d'écriture à partir du lecteur (1) lorsque ledit support métallique est en mouvement et/ou en rotation.15. Antenna according to one of claims 1 to 14, characterized in that it offers the transponder, placed at any point of the metal support, fixed by any means to it or inserted into it, a possibility reading and / or writing from the reader (1) when said metal support is moving and / or rotating.
16. Antenne selon la revendication 15, caractérisée en ce que le transpondeur est inséré dans une rainure ou une échancrure pratiquée dans le support métallique puis éventuellement recouvert par une couche de matériau isolant qui affleure la surface du support métallique.16. Antenna according to claim 15, characterized in that the transponder is inserted into a groove or notch made in the metal support and optionally covered by a layer of insulating material which is flush with the surface of the metal support.
17. Antenne selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'elle permet au transpondeur d'assurer des opérations de traçabilité, sécurité, contrôle, statistiques. 17. Antenna according to one of claims 1 to 16, characterized in that it allows the transponder to perform traceability operations, security, control, statistics.
18. Antenne selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisée en ce qu'elle permet au transpondeur une utilisation en relation avec des bouteilles à gaz.18. Antenna according to one of claims 1 to 17, characterized in that it allows the transponder use in relation to gas cylinders.
19. Procédé de fabrication d'une antenne constituée d'au moins un ensemble comprenant chacun une pluralité de spires disposées partiellement sur le support isolant et intégrées partiellement à l'intérieur de celui-ci selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que cette antenne est fabriquée à partir d'un circuit imprimé multicouche . 19. A method of manufacturing an antenna consisting of at least one set each comprising a plurality of turns partially arranged on the insulating support and partially integrated inside thereof according to one of claims 1 to 18, characterized in that this antenna is manufactured from a multilayer printed circuit.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisée en ce que chaque ensemble constitué d'une pluralité de spires associées à un support isolant est fabriqué sur deux couches séparées l'une de l'autre par un matériau isolant, les spires de chaque ensemble ayant des angles d'orientation différents permettant une lecture et une écriture à partir d'un lecteur (1) quelle que soit l'orientation du transpondeur, muni de ces ensembles formant antenne, par rapport à la direction du champ magnétique, ces ensembles étant par la suite solidarisés par collage.20. The method of claim 19, characterized in that each set consisting of a plurality of turns associated with an insulating support is manufactured on two layers separated from each other by an insulating material, the turns of each set having different orientation angles allowing reading and writing from a reader (1 ) regardless of the orientation of the transponder, provided with these antenna assemblies, with respect to the direction of the magnetic field, these sets being subsequently secured by gluing.
21. Procédé selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce que sur deux faces opposées d'un support isolant configuré en parallélépipède, on imprime des pistes en un métal conducteur électrique que l'on relie à des trous percés de part en part dans ce support isolant depuis l'une desdites faces jusqu'à l'autre, ces trous étant recouverts d'un métal conducteur électrique, en sorte que l'ensemble constitué par les pistes imprimées et les trous forme un circuit continu en spirale.21. The method of claim 19 or 20, characterized in that on two opposite faces of an insulating support configured in parallelepiped is printed tracks in an electrically conductive metal which is connected to holes drilled from one side to the other this insulating support from one of said faces to the other, these holes being covered with an electrically conductive metal, so that the assembly constituted by the printed tracks and the holes forms a continuous spiral circuit.
22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'ensemble est solidarisé par collage à un ou deux autres ensembles analogues et ce, par l'intermédiaire des deux faces porteuses des pistes imprimées. 22. The method of claim 21, characterized in that the assembly is secured by gluing to one or two other similar sets and this, through the two carrying faces of the printed tracks.
EP09750192A 2008-05-19 2009-03-04 Antenna for rfid transponder on metal support Withdrawn EP2300964A2 (en)

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