FR3038799A1 - Dispositif d'emission radiofrequence - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif d'émission radiofréquence (D') comprenant : • une unité d'émission (10) d'un signal de tension (S) en forme de créneaux, • une antenne radiofréquence (A), • des moyens de filtrage (30'), • une source de tension (Vcc), l'invention propose que les moyens de filtrage (30') comprennent : • « n » bobines (B1, B2...Bn), reliées électriquement en série, dont (n-1) bobines présente chacune une fréquence de résonance propre telle que : fRLi = i x fF • et ayant chacune une inductance (Li) telle que, à la fréquence fondamentale prédéterminée : LTOT = L1 + L2+.. Li +.. Ln = ZTOT = Z1 + Z2+.. Zi + ... Zn Et Li = Zi Avec : fRLi : Fréquence de résonance propre de la ième bobine i : nombre variant de 2 à n, LTOT : inductance totale des n bobines Li: inductance de la ième bobine ZTOT : impédance totale des n bobines Zi: impédance de la ième bobine, n : nombre entier supérieur à zéro
Description
L’invention concerne un dispositif d’émission radiofréquence. On entend par dispositif d’émission radiofréquence, tout badge d’accès «main libre » à un véhicule automobile, qui communique par ondes radiofréquence avec une unité électronique embarquée dans le dit véhicule, afin de déverrouiller les portières du véhicule sans que l’utilisateur ait à manuellement actionner les portières dudit véhicule ; le badge pouvant se présenter également sous la forme d’une carte, ou d’un téléphone portable.
On entend également par dispositif d’émission radiofréquence, un capteur de pression des pneumatiques d’un véhicule automobile, fixé soit sur la jante des roues dudit véhicule, soit dans la bande de roulement des pneumatiques du véhicule. Ledit capteur de pression des pneumatiques communique par ondes radiofréquence avec une unité électronique centrale embarquée dans le véhicule afin d’envoyer à ladite unité des mesures de pression (et de température..) réalisées par ledit capteur dans le pneumatique et ainsi avertir l’utilisateur d’un éventuel sous gonflage du pneumatique.
Lesdits dispositifs d’émission radiofréquence émettent des ondes radiofréquence à une fréquence d’émission nominale prédéterminée, que l’on appellera ici fréquence fondamentale fF.
Un tel dispositif d’émission radiofréquence D est illustré à la figure 1 et se présente sous la forme d’un circuit électronique comprenant entre autres : • une source d’alimentation en tension Vcc, qui peut être par exemple une pile, ou la tension provenant de la batterie du véhicule, • une unité d’émission 10 d’un signal de tension S comprenant un oscillateur et un amplificateur de puissance,
• une antenne radiofréquence A
• des moyens d’adaptation M1 de la fréquence d’émission de l’antenne A à la valeur de la fréquence fondamentale prédéterminée fF • des moyens de filtrage 30, comprenant généralement au moins un filtre passe bande.
Les moyens d’adaptation de la fréquence d’émission comprennent généralement : • une bobine L d’adaptation, reliée électriquement en série à : - une première unité d’adaptation 20 afin d’adapter la fréquence de l’amplificateur de puissance de l’unité d’émission 10 à la fréquence fondamentale fF, alimentée par la source de tension Vcc et connectée d’un côté à ladite unité d’émission 10, et de l’autre côté connectée aux moyens de filtrage 30. Ladite première unité d’adaptation 20 comprend (cf. figure 2) généralement au moins une première capacité d’adaptation C1 connectée à la source d’alimentation Vcc et à la masse, une bobine Lx connectée à la source d’alimentation Vcc et à un point de jonction J, une deuxième capacité d’adaptation C2 connectée au point de jonction J et à la masse, et une troisième capacité 3 connectée au point de jonction J et à l’entrée des moyens de filtrage 30, - une deuxième unité d’adaptation 40 de la fréquence d’émission de l’antenne A, connectée à la sortie des moyens de filtrage 30, comprenant une ou plusieurs capacités d’adaptation (non représentées), et reliée électriquement à l’antenne radiofréquence A.
Ledit dispositif d’émission radiofréquence D est connu de l’homme de l’art et ne sera pas plus détaillé ici. L’unité d’émission 10 est alimentée en tension par la source d’alimentation en tension Vcc, génère un signal de tension S (cf. figure 1) pulsée, dont la fréquence fondamentale fF prédéterminée, correspond sensiblement, grâce aux moyens d’adaptation M1 de la fréquence d’émission, à la fréquence d’émission nominale de l’antenne A du dispositif d’émission radiofréquence D.
La génération d’un tel signal de tension S pulsée s’accompagne de la génération en parallèle de courants parasites harmoniques c'est-à-dire de signaux de tension parasites périodiques ayant pour fréquences, des fréquences qui sont des multiples de la fréquence fondamentale fF prédéterminée, c'est-à-dire de fréquences égales à 2, 3, 4, 5 fois la fréquence fondamentale fF prédéterminée.
Lesdits signaux de tension parasites se propagent dans tout le circuit électronique du dispositif d’émission radiofréquence D, et rendent le circuit électronique résonant. Plus précisément, le dispositif d’émission radiofréquence D émet alors, en plus de l’onde radiofréquence à la fréquence fondamentale fF, des ondes radiofréquences à d’autres fréquences parasites non souhaitées, en d’autres termes des ondes radiofréquence parasites. Lesdites ondes radiofréquences aux fréquences parasites se propagent dans tout le circuit électronique, ledit circuit étant généralement constitué d’un circuit imprimé, lesdites ondes se propagent à travers les pistes de cuivre du circuit imprimé, rendant le circuit imprimé résonant aux fréquences parasites.
Ces ondes radiofréquence parasites peuvent interférer avec d’autres équipements électroniques embarqués dans le véhicule automobile et altérer leur fonctionnement.
De plus, les fréquences admissibles de dispositifs d’émission radiofréquence D embarqués sur des véhicules automobiles sont définies par les réglementations nationales en vigueur dans chaque pays.
Si lesdits dispositifs d’émission radiofréquence D émettent des ondes radiofréquences à des fréquences qui ne sont pas autorisées légalement, le véhicule automobile ne peut plus être homologué.
Il est donc primordial d’empêcher que ces ondes radiofréquence parasites ne soient émises par le dispositif d’émission radiofréquence D.
Dans ce but, selon l’art antérieur, les moyens de filtrage 30 comprennent un filtre passe bande, généralement sous la forme d’un circuit électronique comprenant des capacités et des bobines connectées (non représentées) en série et/ou à la masse. Ce filtre passe bande est adapté afin de filtrer les signaux de tensions de fréquences parasites et de ne laisser passer à destination de l’antenne radiofréquence A que le signal S de tension à la fréquence fondamentale prédéterminée fF.
Le filtrage ainsi réalisé doit être adapté en impédance avant d’être connecté à l’antenne A. Cette impédance est ajustée en fonction de la fréquence fondamentale par l’intermédiaire de la deuxième unité d’adaptation 40 de fréquence reliée.
Cependant, ce filtre passe bande étant relié à la masse du circuit électronique, les signaux de tension de fréquences parasites peuvent se propager dans le plan de masse du dispositif d’émission radiofréquence D, qui se met alors à son tour à rayonner auxdites fréquences parasites.
De plus, ledit filtre passe bas nécessite beaucoup de composants électroniques, ce qui est coûteux. L’invention propose un dispositif d’émission radiofréquence ne présentant pas les inconvénients de l’art antérieur, c'est-à-dire n’émettant pas d’ondes radiofréquence parasites. De plus, le dispositif d’émission radiofréquence, selon l’invention est peu coûteux. L’invention propose donc un dispositif d’émission radiofréquence comprenant : • une unité d’émission d’un signal de tension pulsée à une fréquence fondamentale prédéterminée, générant des signaux de tension parasites à des fréquences multiples de la fréquence fondamentale prédéterminée, • une antenne radiofréquence, • des moyens d’adaptation de la fréquence d’émission de l’antenne radiofréquence à la fréquence fondamentale prédéterminée, • des moyens de filtrage des signaux de tension parasites, • une source de tension, connectée aux moyens d’adaptation et alimentant en tension l’unité d’émission, selon l’invention ledit dispositif étant remarquable en ce que : • les moyens de filtrage sont reliée électriquement d’un côté à l’unité d’émission et de l’autre coté aux moyens d’adaptation et en ce que lesdits moyens de filtrage comprennent : • un nombre « n >> de bobines, reliées électriquement en série entre elles, dont (n-1) bobines présentent une fréquence de résonance propre telle que :
Avec :
fRLi : Fréquence de résonance propre de la ieme bobine, i : nombre variant de 2 à n, fF : Fréquence fondamentale prédéterminée • et ayant chacune une inductance, telle que, à la fréquence fondamentale prédéterminée :
Et
Avec : LT0T : inductance totale des « n >> bobines L, : inductance de la ieme bobine ZT0T : impédance totale des « n >> bobines Z, : impédance de la ieme bobine, n : nombre entier supérieur à zéro
Dans un mode préférentiel de réalisation de l’invention, les moyens de filtrage comprennent trois bobines.
Préférentiellement, la fréquence fondamentale prédéterminée est comprise entre 310 MHz et 434 MHz. L’invention s’applique également à : • toute unité roue ou tout badge d’accès « main libre >> à un véhicule automobile, comprenant un dispositif d’émission radiofréquence selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées ci-dessus
Enfin, l’invention concerne tout véhicule comprenant un dispositif d’émission radiofréquence selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1, expliquée précédemment, représente schématiquement le dispositif d’émission radiofréquence D selon l’art antérieur, - la figure 2, expliquée précédemment, représente schématiquement la première unité d’adaptation 20 - la figure 3, représente schématiquement le dispositif d’émission radiofréquence D’ selon l’invention,
- la figure 4, représente schématiquement les moyens de filtrage 30’ selon l’invention, - la figure 5, représente graphiquement l’atténuation d’intensité des émissions radiofréquence aux fréquences de résonance correspondantes aux inductances des bobines, selon l’invention, - la figure 6, représente graphiquement la fréquence de résonance des bobines selon la valeur de l’inductance desdites bobines, selon l’invention. L’invention propose un dispositif d’émission radiofréquence D’ illustré à la figure 3.
Le dispositif démission radiofréquence D’ comprend : • une source d’alimentation en tension Vcc, qui peut être par exemple une pile, ou la tension provenant de la batterie du véhicule, • une unité d’émission 10 d’un signal de tension S comprenant un oscillateur et un amplificateur de puissance, • des moyens d’adaptation M1 ’ de la fréquence d’émission de l’antenne A à la fréquence fondamentale fF, et alimentée par une source de tension Vcc, • et une antenne radiofréquence A connectée aux moyens d’adaptation M1.
Comme expliqué précédemment, l’unité d’émission 10 est alimentée en tension par la source d’alimentation en tension Vcc, génère un signal de tension S (cf. figure 3) en forme de puises successifs, c'est-à-dire un signal de tension S pulsée, qui s’accompagne de la génération en parallèle de courants parasites appelés « harmoniques », c'est-à-dire de signaux de tension parasites périodiques ayant pour fréquences, des fréquences qui sont des multiples de la fréquence fondamentale fF prédéterminée, c'est-à-dire de fréquences égales à 2, 3, 4, 5 fois la fréquence fondamentale fFprédéterminée.
Afin de pallier cet inconvénient, le dispositif d’émission radiofréquence D’ selon l’invention, comprend en outre des moyens de filtrage 30’, reliés électriquement d’un côté à l’unité d’émission 10 et de l’autre côté à des moyens d’adaptation M1’ de la fréquence d’émission.
Selon l’invention, les moyens d’adaptation ΜΓ comprennent : • une première unité d’adaptation 20 afin d’adapter la fréquence de l’amplificateur de puissance de l’unité d’émission 10 à la fréquence fondamentale fF, alimentée par la source de tension Vcc et connectée d’un côté aux moyens de filtrage 30’ et de l’autre côté à une deuxième unité d’adaptation 40.. Ladite première unité d’adaptation 20 comprend (cf. figure 2) , comme dans l’art antérieur, généralement au moins une première capacité d’adaptation C1 connectée à la source d’alimentation Vcc et à la masse, une bobine Lx connectée à la source d’alimentation Vcc et à un point de jonction J, une deuxième capacité d’adaptation C2 connectée au point de jonction J et à la masse, et une troisième capacité 3 connectée au point de jonction J et à l’entrée de la deuxième unité d’adaptation 40, • une deuxième unité d’adaptation 40 de la fréquence d’émission de l’antenne A, connectée à la sortie de la première unité d’adaptation 20, comprenant une ou plusieurs capacités d’adaptation (non représentées), et reliée électriquement à l’antenne radiofréquence A.
Les moyens de filtrage30’ selon l’invention comprennent «n» bobines B2,...Bi,...Bn, reliées électriquement en série (cf. figure 4) entres elles.
Judicieusement, selon l’invention « (n-1)» bobines, par exemple B2, B3,...Bi,...Bn, présentent chacune une inductance Lt ayant une fréquence de résonance propre fRLi qui correspond à une harmonique de la fréquence fondamentale prédéterminée fF.
Plus particulièrement :
Avec :
fRLi : Fréquence de résonance propre de la ième inductance i : nombre variant de 2 à n, fF : Fréquence fondamentale prédéterminée
En d’autres termes, chacune des « (n-1) » bobines résonne à une fréquence égale à une harmonique de la fréquence fondamentale prédéterminée fF, c'est-à-dire à une des fréquences parasites. Ceci a pour effet d’atténuer l’intensité des dites harmoniques.
Avantageusement, les n bobines ont chacune une valeur d’impédance Zi telle que, la somme totale des valeurs (Zi) d’impédance ZJ0J des moyens de filtrage 30’ mesurée à la fréquence fondamentale prédéterminée fF, est égale à la somme totale des valeurs d’inductance LTOt :
Avec :
Ztot : impédance totale des « n >> bobines, mesurée à la fréquence fondamentale prédéterminée fF, Z, : impédance de la « ième » bobine B,,
Ltot : inductance totale des « n » bobines, L, : inductance de la « ième bobine >> B,.
Les « n-1 >> bobines B2, B3, B4...Bn ont alors pour fonction de filtrer les fréquences parasites sans modifier la valeur de l’impédance ZTOt totale du réseau constitué des « n»
bobines des moyens de filtrage M1’, qui reste égale à l’impédance ZJOJ mesurée à la fréquence fondamentale prédéterminée fF.
En effet, pour chaque bobine Bi, l’impédance Z, de ladite bobine tend vers l’infini, lorsqu’elle est mesurée à la fréquence de résonance fRU, qui est propre à ladite bobine, soit Zi = co mesurée à la fréquence de résonance fRLi de la bobine B,.
Cependant, à la fréquence fondamentale prédéterminée, fF, qui est la fréquence de fonctionnement des moyens de filtrage 30’, l’impédance Zi de chaque bobine B, est égale à son inductance L,, soit :
La bobine restante, par exemple la première bobine B^ n’a quant à elle, pas une inductance L, dont la fréquence de résonance est égale à un multiple de la fréquence fondamentale prédéterminée fF.
La bobine restante, c'est-à-dire la première bobine B^ a une impédance Zu telle qu’elle satisfait l’équation suivante :
Avec :
Zjot : impédance totale des « n » bobines, mesurée à la fréquence fondamentale prédéterminée fF
Zi : impédance de la « ieme >> bobine
Et une inductance Lu telle que, à la fréquence fondamentale prédéterminée fF, on a, l’inductance qui est égale à l’impédance Z: :
Ainsi, les fréquences parasites sont filtrées par l’intermédiaire des (n-1) bobines Β^.Βη des moyens de filtrage 30’ et ne se propagent plus dans le dispositif d’émission D’, comme c’était le cas dans l’art antérieur.
Avec le dispositif d’émission radiofréquence D’ selon l’invention, l’antenne radiofréquence A émet donc à la fréquence fondamentale prédéterminée fF et n’émet pas d’ondes radiofréquence aux fréquences parasites.
De plus, le circuit électronique n’émet plus d’ondes radiofréquence aux fréquences parasites à travers les plans de masse ou les pistes de cuivre du circuit imprimé le constituant, comme c’était le cas dans l’art antérieur. A la figure 5, est illustré la réduction d’amplitude de la fréquence des bobines B2, B3j B4 en fonction de leur inductance L2, L3 et L4.
La réduction d’amplitude de fréquence la plus importante est obtenue à la fréquence de résonance fRL2, fRL3, fRL4 desdites bobines B2, B3, B4.
Selon l’invention, les inductances L2, L3, L4 des bobines sont choisies de telle manière que leurs fréquences de résonance propres fRL2, îrl3, îrl4 soient sensiblement égales aux fréquences parasites émises par l’unité d’émission 10. A la figure 6, est illustrée la courbe de la fréquence de résonance fR des bobines, en fonction de leur inductance L.
Par exemple, dans le cas où n = 3, pour la deuxième bobine B2, l’inductance L2 est choisie de telle manière que la fréquence de résonance de ladite deuxième bobine B2 soit égale à deux fois la fréquence fondamentale prédéterminée fF, soit :
De même pour la troisième bobine B3, l’inductance L3 est choisie de telle manière que la fréquence de résonance de la troisième bobine B3 soit égale à trois fois la fréquence fondamentale prédéterminée fF, soit :
Pour une inductance L, donnée, l’impédance Z, est déterminée de la manière suivante : Ζέ = Lt lorsque l’impédance Z, est mesurée à la fréquence fondamentale prédéterminée fF.
On a donc Z2= L2 à la fréquence fondamentale prédéterminée fF et Z3= L3à la fréquence fondamentale prédéterminée fF.
Puis, à une fréquence fondamentale prédéterminée fF, correspond une impédance totale ZJ0J des moyens de filtrage ΜΓ, c'est-à-dire du réseau des trois bobines, avec ZTOt= Uot à ladite fréquence fondamentale prédéterminée fF. L’impédance de la première bobine B! est alors choisie de telle manière que :
Puis l’inductance U de la première bobine B! est une fonction de l’impédance Zi avec U = Zi à la fréquence fondamentale prédéterminée fF.
Ainsi, les moyens de filtrage 30’ selon l’invention, permettent par un réseau de « n » bobines, de filtrer les fréquences parasites émises par l’unité d’émission 10 en choisissant judicieusement les caractéristiques (impédance, inductance) desdites bobines en fonction de la fréquence fondamentale prédéterminée.
Le dispositif d’émission D’ selon l’invention ne résonne plus aux fréquences parasites, et l’antenne A émet des ondes radiofréquences uniquement à la fréquence d’émission souhaitée.
Claims (6)
- REVENDICATIONS1. Dispositif d’émission radiofréquence (D’) comprenant : • une unité d’émission (10) d’un signal de tension (S) pulsée à une fréquence fondamentale prédéterminée (fF), générant des signaux de tension parasites à des fréquences multiples de la fréquence fondamentale prédéterminée (fF), • une antenne radiofréquence (A), • des moyens d’adaptation (M1’) de la fréquence d’émission de l’antenne radiofréquence (A) à la fréquence fondamentale prédéterminée (fF), • des moyens de filtrage (30’) des signaux de tension parasites, • une source de tension (Vcc), connectée aux moyens d’adaptation (M1) et alimentant en tension l’unité d’émission (10), ledit dispositif (D’) étant caractérisé en ce que : • les moyens de filtrage (30’) sont reliée électriquement d’un côté à l’unité d’émission (10) et de l’autre coté aux moyens d’adaptation (M1’) et en ce que lesdits moyens de filtrage (30’) comprennent : • un nombre « n » de bobines (B·), B2, B,...Bn), reliées électriquement en série entre elles, dont (n-1) bobines (B2, B3, B4, ...Bn) présentent une fréquence de résonance propre (fRU) telle que :Avec : fRLi : Fréquence de résonance propre de la ieme bobine (Bj), i : nombre variant de 2 à n, fF : Fréquence fondamentale prédéterminée • Et ayant chacune une inductance (L,) telle que, à la fréquence fondamentale prédéterminée (fF) : EtAvec : Ltot : inductance totale des « n » bobines Lj : inductance de la ieme bobine (B,)Ζτοτ : impédance totale des « n » bobines Zi : impédance de la ieme bobine (B,), n : nombre entier supérieur à zéro
- 2. Dispositif d’émission radiofréquence (D’), selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de filtrage (30’) comprennent trois bobines (Bi, B2, B3).
- 3. Dispositif d’émission radiofréquence (D’), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence fondamentale prédéterminée (fF) est comprise entre 310 MHz et 434 MHz
- 4. Unité roue, caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif d’émission radiofréquence (D’) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- 5. Badge d’accès main libre à un véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif d’émission radiofréquence (D’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.
- 6. Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif d’émission radiofréquence (D’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.
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