FR2965979A1

FR2965979A1 - HIGH-PERFORMANCE SELF-PORTABLE ANTENNA FOR TRANSMITTING AND / OR RECEIVING RADIO WAVES OF IDENTIFICATION

Info

Publication number: FR2965979A1
Application number: FR1058279A
Authority: FR
Inventors: Marc Guy Le
Original assignee: TECH D INGENIERIE ET DE COOPERATION S T I C SOC
Current assignee: TECH D INGENIERIE ET DE COOPERATION S T I C SOC
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2012-04-13
Anticipated expiration: 2030-10-12
Also published as: FR2965979B1; WO2012049408A1; EP2628212A1

Abstract

L'invention concerne une antenne d'émission et / ou réception d'ondes radio pour identification, cette antenne comprenant au moins un élément électriquement conducteur (1), par exemple métallique ou métallisé, percé d'au moins une fente (2) Selon l'invention, cet élément électriquement conducteur (1) est conformé en caisson, de sorte qu'il présente intrinsèquement une rigidité mécanique satisfaisante et qu'il peut être dimensionné pour constituer une cavité résonnante pour l'onde radio utiliséeThe invention relates to an antenna for transmitting and / or receiving radio waves for identification, said antenna comprising at least one electrically conductive element (1), for example metallic or metallized, pierced with at least one slot (2). the invention, this electrically conductive element (1) is box-shaped, so that it intrinsically has a satisfactory mechanical rigidity and can be sized to form a resonant cavity for the radio wave used

Description

ANTENNE AUTO-PORTANTE A RENDEMENT ELEVE POUR L'ÉMISSION ET / OU LA RECEPTION D'ONDES RADIO D'IDENTIFICATION. HIGH-PERFORMANCE SELF-PORTABLE ANTENNA FOR TRANSMITTING AND / OR RECEIVING IDENTIFICATION RADIO WAVES.

L'invention concerne, de façon générale, le domaine de l'identification par communication radio, cette dénomination couvrant notamment la radio-identification, plus connue de l'homme du métier sous l'acronyme "RFID" et exploitant typiquement des ondes radio à une fréquence de l'ordre de 865 MHz, et le télépéage exploitant typiquement des ondes radio à une fréquence de l'ordre de 5,9 GHz. Plus précisément, l'invention concerne une antenne d'émission et / ou de réception d'ondes radio pour identification, cette antenne comprenant au moins un élément électriquement conducteur, par exemple métallique ou métallisé, percé d'au moins une fente. Une telle antenne est par exemple connue, au moins dans le domaine de la RFID, par le brevet américain US 7 619 531. The invention relates, in a general manner, to the field of identification by radio communication, this designation covering, in particular, radio-identification, better known to those skilled in the art by the acronym "RFID" and typically using radio waves to a frequency of the order of 865 MHz, and the electronic toll typically operating radio waves at a frequency of the order of 5.9 GHz. More specifically, the invention relates to an antenna for transmitting and / or receiving radio waves for identification, this antenna comprising at least one electrically conductive element, for example metallic or metallized, pierced with at least one slot. Such an antenna is for example known, at least in the field of RFID, by US Pat. No. 7,619,531.

De façon générale, l'identification par communication radio met en oeuvre une communication radio bidirectionnelle entre deux types d'équipements, à savoir d'une part un équipement esclave, énergétiquement passif, actif ou semi-actif, appelé "radio-étiquette" dans le cas de la RFID, et d'autre part un équipement maître, énergétiquement actif et éventuellement conçu pour fournir l'énergie nécessaire à la transaction. Pour ce faire, l'équipement maître comporte une ou plusieurs antennes conçues pour émettre un code radio activant l'équipement esclave, et une ou plusieurs antennes conçues pour recevoir la réponse émanant de chaque équipement esclave, chaque antenne d'émission pouvant, de façon optionnelle, être également utilisée pour la réception. En dépit de son utilisation de plus en plus fréquente dans des domaines d'application de plus en plus nombreux, l'identification par ondes radio est toujours à la recherche de solutions plus efficaces, notamment en termes de coût de fabrication et d'exploitation. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer une antenne d'émission et / ou de réception d'ondes radio pour identification qui, en dépit d'une structure très simple, offre un très bon rendement énergétique. A cette fin, l'antenne de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que ledit élément électriquement conducteur prend la forme d'un caisson s'étendant suivant une dimension principale et présentant, transversalement à sa dimension principale, une section transversale creuse. In general, identification by radio communication implements two-way radio communication between two types of equipment, namely on the one hand a slave equipment, energetically passive, active or semi-active, called "radio-tag" in the case of RFID, and secondly a master equipment, energetically active and possibly designed to provide the energy necessary for the transaction. To do this, the master equipment comprises one or more antennas designed to transmit a radio code activating the slave equipment, and one or more antennas designed to receive the response from each slave equipment, each transmitting antenna being able to optional, also be used for reception. In spite of its more and more frequent use in more and more fields of application, the identification by radio waves is always in search of more effective solutions, in particular in terms of cost of manufacture and exploitation. In this context, the purpose of the present invention is to propose an antenna for transmitting and / or receiving radio waves for identification which, in spite of a very simple structure, offers a very good energy efficiency. To this end, the antenna of the invention, moreover in conformity with the generic definition given in the preamble above, is essentially characterized in that said electrically conductive element takes the form of a box extending next a main dimension and having, transversely to its main dimension, a hollow cross section.

Grâce à cette structure très simple et facile à réaliser industriellement, une telle antenne, qui se comporte comme une cavité résonnante, présente à la fois une excellente tenue mécanique et un très bon rendement. Dans son mode de réalisation le plus avancé, l'antenne de l'invention prend la forme d'un portique entourant au moins partiellement un espace interne de passage, sélectivement traversé par un ou plusieurs équipements esclaves. Dans ce cas, et dans le cas avantageux où cette antenne comporte une pluralité de fentes, certaines au moins de ces fentes sont tournées vers l'espace interne de passage qu'entoure le portique. Thanks to this very simple structure and easy to produce industrially, such an antenna, which behaves like a resonant cavity, has both excellent mechanical strength and a very good performance. In its most advanced embodiment, the antenna of the invention takes the form of a gantry at least partially surrounding an internal passage space, selectively traversed by one or more slave devices. In this case, and in the advantageous case where this antenna has a plurality of slots, at least some of these slots are turned towards the internal passage space that surrounds the gantry.

Les fentes tournées vers cet espace interne de passage sont alors de préférence distribuées sur tout le portique pour entourer cet espace interne de passage sur au moins 180 degrés. The slots facing this internal passage space are then preferably distributed over the entire gantry to surround this internal passage space over at least 180 degrees.

Pour prendre la forme d'un portique, l'antenne de l'invention comprend par exemple un ensemble de plusieurs éléments électriquement conducteurs conformés en caissons et rendus solidaires les uns aux autres deux à deux. Ce portique peut notamment être formé d'au moins deux montants et d'une traverse reliant les extrémités supérieures respectives des montants. Quel que soit le mode de réalisation de l'antenne, chaque caisson peut présenter une section transversale circulaire ou oblongue, ou encore être parallélépipédique. Dans ce dernier cas, et pour optimiser l'adaptation de l'antenne à l'émission et / ou à la réception d'ondes radio de longueur d'onde déterminée, chaque caisson présente avantageusement une première paire de faces opposées dont la dimension, en section transversale du caisson, est à 10% près égale à un multiple entier de ladite longueur d'onde, et une deuxième paire de faces opposées dont la dimension, en section transversale du caisson, est à 10% près égale à un multiple entier impair de la moitié de ladite longueur d'onde. Par ailleurs, chaque fente pratiquée dans chaque caisson et tournée vers l'espace interne de passage est de préférence pratiquée dans une face étroite du caisson définie comme présentant, en section transversale de ce caisson, une dimension inférieure à la dimension de chaque face adjacente à cette face étroite. To take the form of a gantry, the antenna of the invention comprises for example a set of several electrically conductive elements shaped into boxes and made integral with each other in pairs. This frame may in particular be formed of at least two uprights and a cross member connecting the respective upper ends of the uprights. Whatever the embodiment of the antenna, each box may have a circular or oblong cross section, or be parallelepipedic. In the latter case, and to optimize the adaptation of the antenna to the emission and / or reception of radio waves of determined wavelength, each box advantageously has a first pair of opposite faces whose size, in cross-section of the box, is within 10% equal to an integer multiple of said wavelength, and a second pair of opposite faces whose dimension, in cross-section of the box, is 10% close to an integer multiple odd half of said wavelength. Moreover, each slot made in each box and facing the internal passage space is preferably made in a narrow face of the box defined as having, in cross section of this box, a dimension smaller than the dimension of each side adjacent to the box. this narrow face.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un élément en caisson constituant tout ou partie d'une antenne conforme à un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un élément en caisson utilisable dans une antenne conforme à un mode de réalisation de l'invention; et - la figure 3 est une vue en perspective d'une antenne conforme à un mode de réalisation de l'invention et comprenant un ensemble d'éléments en caissons. Other features and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a perspective view of a box element constituting all or part of an antenna according to one embodiment of the invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of a box element that can be used in an antenna according to one embodiment of the invention; and FIG. 3 is a perspective view of an antenna according to one embodiment of the invention and comprising a set of box elements.

Comme annoncé précédemment, l'invention concerne de façon générale une antenne d'émission et / ou de réception d'ondes radio pour identification, cette antenne comprenant au moins un élément électriquement conducteur 1, par exemple métallique ou métallisé, percé d'au moins une fente 2. Selon l'invention, cet élément électriquement conducteur 1 prend la forme d'un caisson, de sorte qu'il présente intrinsèquement une rigidité mécanique satisfaisante et qu'il peut être dimensionné pour constituer une cavité résonnante pour l'onde radio utilisée. Conformément à la définition donnée ici au mot "caisson", chaque élément électriquement conducteur 1 de l'antenne s'étend suivant une dimension principale L1 et présente, transversalement à cette dimension principale, une section transversale creuse (figure 1). As previously announced, the invention generally relates to an antenna for transmitting and / or receiving radio waves for identification, this antenna comprising at least one electrically conductive element 1, for example metallic or metallized, pierced with at least A slot 2. According to the invention, this electrically conductive element 1 takes the form of a box, so that it inherently has a satisfactory mechanical rigidity and can be sized to form a resonant cavity for the radio wave used. According to the definition given here to the word "box", each electrically conductive element 1 of the antenna extends along a main dimension L1 and has, transversely to this main dimension, a hollow cross section (Figure 1).

Bien que l'élément 1 illustré à la figure 1 s'étende de façon rectiligne le long de sa dimension principale L1, il pourrait en variante s'étendre de façon curviligne le long de cette dimension L1. Although the element 1 illustrated in FIG. 1 extends rectilinearly along its main dimension L1, it could alternatively extend curvilinearly along this dimension L1.

Dans son mode de réalisation le plus avancé, illustré à la figure 3, l'antenne de l'invention prend la forme d'un portique qui entoure au moins partiellement un espace interne de passage E. En l'occurrence, le portique illustré à la figure 3 est constitué par un ensemble 10 de plusieurs éléments électriquement conducteurs conformés en caissons 1 et rendus solidaires les uns aux autres deux à deux. Cependant, bien que le portique illustré soit formé de deux montants 101 et d'une traverse 102 reliant les extrémités supérieures respectives des montants 101, les montants et la traverse comprenant chacun deux caissons, il serait possible de prévoir que les montants et la traverse ne comprennent chacun qu'un seul caisson, ou même que tout le portique soit formé d'un unique caisson cintré. D'autre part, bien que chaque caisson 1 illustré soit parallélépipédique, il pourrait aussi présenter une section circulaire ou oblongue, et notamment elliptique. Par ailleurs encore, bien que les fentes 2 illustrées soient à la fois rectilignes, régulièrement réparties, parallèles entre elles, et parallèles à la dimension principale L1 des caissons 1 dans lesquels elles sont pratiquées, ces fentes 2 pourraient ne pas être rectilignes mais notamment par exemple en forme de croix symétriques ou non, et / ou ne pas être du tout régulièrement réparties, et / ou ne pas être parallèles entre elles, et / ou encore ne pas être parallèles à la dimension principale L1 des caissons 1 mais par exemple disposées de façon oblique ou même transversale par rapport à cette dimension L1. En revanche, il est judicieux de doter cette antenne d'une pluralité de fentes 2 distribuées le long de la dimension principale L1 du ou des caissons qui la composent. Dans le cas où cette antenne est conformée en portique, certaines au moins de ses fentes 2, ou la totalité d'entre elles, sont tournées vers l'espace interne de passage E défini par ce portique. Dans ce cas, il est souhaitable que les fentes 2 tournées vers cet espace interne de passage E soient distribuées sur tout le portique pour entourer cet espace interne de passage E sur un angle au centre d'au moins 180 degrés. Les figures illustrent le cas, optionnel mais avantageux, dans lequel chaque caisson 1 est parallélépipédique, un tel caisson présentant donc une première paire de faces opposées 11 et une deuxième paire de faces opposées 12 dont chacune est adjacente aux deux faces 11 de la première paire. En outre, un orifice tel que 13 (figure 1) peut être prévu sur l'une des faces, en l'occurrence sur la face 11, pour permettre le raccordement du caisson 1, par l'intermédiaire d'un connecteur électrique, à une générateur et / ou à un récepteur d'ondes radiofréquence. En section transversale du caisson 1 et comme le montre la figure 2, chaque face 11 présente une dimension L11, et chaque face 12 présente une dimension L12. Il est judicieux de prévoir que chaque face de l'une des paires de faces opposées de chaque caisson 1, par exemple chaque face 12, présente en section transversale de ce caisson une dimension L12 égale, à 10% près, à un multiple entier de la longueur d'onde de l'onde radio utilisée, et que chaque face de l'autre paire de faces opposées, en l'occurrence chaque face 11, présente en section transversale du caisson 1 une dimension L11 égale, à 10% près, à un multiple entier impair de la moitié de cette même longueur d'onde. Ainsi, dans le cas où l'onde radio est utilisée pour une radio-identification à une fréquence de 865 Mhz, l'élément en caisson 1 de la figure 1 a par exemple une profondeur L12 de 27 centimètres, une largeur L11 de 12 centimètres et une hauteur L1 de 135 centimètres, la hauteur L1 étant ici considérée comme la dimension principale du caisson 1 et représentée verticalement sur la figure 1. En outre, dans le cas où chaque caisson est parallélépipédique et comme le montre la figure 1, chaque fente 2 pratiquée dans chaque caisson 1 et tournée vers l'espace interne de passage E est pratiquée dans une face étroite 11 du caisson 1, c'est-à-dire dans l'une des deux faces opposées qui présente, en section transversale de ce caisson, une dimension L11 inférieure à la dimension L12 de chacune des faces 12 adjacentes à cette face étroite 11. In its most advanced embodiment, illustrated in FIG. 3, the antenna of the invention takes the form of a gantry which at least partially surrounds an internal passage space E. In this case, the gantry illustrated in FIG. Figure 3 is constituted by an assembly 10 of several electrically conductive elements shaped in boxes 1 and secured to each other in pairs. However, although the gantry illustrated is formed of two uprights 101 and a crosspiece 102 connecting the respective upper ends of the uprights 101, the uprights and the crossbar each comprising two boxes, it would be possible to provide that the amounts and the crossbar do not each comprise only one box, or even that the entire gantry is formed of a single bent box. On the other hand, although each box 1 illustrated is parallelepiped, it could also have a circular or oblong section, including elliptical. Moreover, although the slots 2 illustrated are both rectilinear, regularly distributed, parallel to each other, and parallel to the main dimension L1 of the boxes 1 in which they are made, these slots 2 may not be rectilinear but particularly by example cross-shaped symmetrical or not, and / or not at all regularly distributed, and / or not be parallel to each other, and / or not be parallel to the main dimension L1 of the boxes 1 but for example arranged obliquely or even transversely to this dimension L1. On the other hand, it is advisable to provide this antenna with a plurality of slots 2 distributed along the main dimension L1 of the box or caissons that compose it. In the case where this antenna is shaped gantry, at least some of its slots 2, or all of them, are turned towards the internal passage space E defined by this gantry. In this case, it is desirable that the slots 2 facing this inner passage space E are distributed over the entire gantry to surround this internal passage space E at a central angle of at least 180 degrees. The figures illustrate the case, optional but advantageous, in which each box 1 is parallelepiped, such a box thus having a first pair of opposite faces 11 and a second pair of opposite faces 12 each of which is adjacent to the two faces 11 of the first pair . In addition, an orifice such as 13 (FIG. 1) can be provided on one of the faces, in this case on the face 11, to allow the connection of the casing 1, via an electrical connector, to a generator and / or a radio frequency wave receiver. In cross section of the box 1 and as shown in Figure 2, each face 11 has a dimension L11, and each face 12 has a dimension L12. It is advisable to provide that each face of one of the pairs of opposite faces of each caisson 1, for example each face 12, has in cross section of this caisson a dimension L12 equal, within 10%, to an integer multiple of the wavelength of the radio wave used, and that each face of the other pair of opposite faces, in this case each face 11, has in cross section of the box 1 a dimension L11 equal to 10%, at an odd integer multiple of half that wavelength. Thus, in the case where the radio wave is used for a radio-identification at a frequency of 865 Mhz, the box element 1 of FIG. 1 has for example a depth L12 of 27 centimeters, a width L11 of 12 centimeters. and a height L1 of 135 centimeters, the height L1 being considered here as the main dimension of the box 1 and shown vertically in FIG. 1. In addition, in the case where each box is parallelepipedal and as shown in FIG. 1, each slot 2 practiced in each box 1 and facing the internal passage space E is formed in a narrow face 11 of the box 1, that is to say in one of the two opposite faces which has, in cross section of this caisson, a dimension L11 smaller than the dimension L12 of each of the faces 12 adjacent to this narrow face 11.

Claims

CLAIMS. An antenna for transmitting and / or receiving radio waves for identification, this antenna comprising at least one electrically conductive element, for example metallic or metallized, pierced with at least one slot, characterized in that said electrically conductive element takes the form of a box (1) extending in a main dimension (L1) and having, transversely to its main dimension, a hollow cross section.

2. Antenna according to claim 1, characterized in that it takes the form of a gantry surrounding at least partially an internal passage space (E).

3. Antenna according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of slots (2).

4. Antenna according to claims 2 and 3, characterized in that at least some of the slots of the plurality of slots (2) are facing said internal passage space (E).

5. Antenna according to claims 3 and 4, characterized in that the slots (2) facing said internal passage space (E) are distributed over the entire gantry to surround said internal passage space (E) over at least 180 degrees .

6. Antenna according to any one of the preceding claims combined with claim 2, characterized in that it comprises an assembly (10) of a plurality of electrically conductive elements shaped as boxes (1) and made integral with each other two by two .

7. Antenna according to any one of the preceding claims, characterized in that each box (1) is parallelepiped.

8. Antenna according to any one of the preceding claims combined with claim 6, characterized in that the gantry is formed of at least two uprights (101) and a cross member (102) connecting the respective upper ends of the uprights ( 101).

9. Antenna according to claims 6 and 7, designed for the emission and / or reception of radio waves having a specific wavelength, characterized in that each box (1) has a first pair of opposite faces (11). , 12) whose dimension (L11, L12), in cross-section of the box (1), is within 10% of an integer multiple of said wavelength, and a second pair of opposite faces (12, 11) whose dimension (L12, L11), in cross section of the box (1), is within 10% equal to an odd integer multiple of half said wavelength.

10. Antenna according to any one of the preceding claims combined with claims 6 and 7, characterized in that each slot (2) made in each box (1) and facing the internal passage space (E) is practiced in a narrow face (11) of the box (1) defined as having, in cross section of this box, a dimension (L11) smaller than the dimension (L12) of each face (12) adjacent to this narrow face (11).