FR3077434A1 - Dispositif de communication en champ proche et en ultra haute frequence - Google Patents

Dispositif de communication en champ proche et en ultra haute frequence Download PDF

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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif (D') de communication en champ proche et en ultra haute fréquence, le dispositif comprenant : • une antenne de communication en champ proche (A2'), • une antenne ultra haute fréquence, (A3'), • une unité de contrôle (M1') comprenant des moyens de contrôle (M4) de l'antenne ultra haute fréquence et des moyens de contrôle (M2) de l'antenne de communication en champ proche, • un premier support (PCB1') sur lequel se trouve l'antenne NFC, • un deuxième support (PCB2') sur lequel se trouve l'unité de contrôle, le premier et deuxième support se trouvant l'un au-dessus de l'autre et reliés par des broches (I, l') de maintien mécanique, l'invention propose que l'antenne ultra haute fréquence soit située sur le premier support et soit reliée à l'unité de contrôle (M1') par l'intermédiaire : • d'une première connexion (c1, v1) située sur le premier support, • d'au moins une broche (I, l') réalisée en métal conducteur, • et d'une deuxième connexion (c2, v2) située sur le deuxième support, de manière à réaliser une antenne bidirectionnelle (A30') à ultra haute fréquence.

Description

L’invention concerne un dispositif de communication en champ proche et en ultra haute fréquence avec un équipement portable d’utilisateur.
Plus particulièrement, mais de manière non exclusive, l’invention s’applique aux chargeurs inductifs de dispositifs portables, destinés à être embarqués dans un véhicule automobile et comportant un dispositif de communication en champ proche afin de communiquer avec un équipement portable une fois ledit équipement posé sur la surface de pose du chargeur inductif et comportant également un dispositif de communication en ultra haute fréquence, c'est-à-dire en champ lointain, du type par exemple Bluetooth® ou BLE® (« Blue tooth Low Energy >> en anglais) afin de communiquer avec l’équipement portable même lorsque celui-ci se trouve en dehors du véhicule.
On entend par communication en champ proche une communication de fréquence située aux alentours de 13,56 MHz. On entend par communication en champ lointain une communication de fréquence située aux alentours de 2,4 GHz pour la BLE®, ou entre 2,4 GHz et 5GHz pour la Wifi®.
Le chargeur inductif dans ce dernier cas, lorsqu’il est équipé de moyen de communication en champ lointain, comme la BLE®, peut alors fonctionner comme un émetteur/récepteur d’un système d’accès « main libre >> au véhicule et autoriser l’accès au véhicule et/ou le démarrage du véhicule pour tout utilisateur portant avec lui l’équipement portable, smartphone ou badge, préalablement authentifié par le véhicule.
Les dispositifs de charge par couplage magnétique permettant de charger sans fil des équipements portables (téléphones portables, ordinateurs portables, tablettes tactiles, appareil photo numérique, etc.) connaissent actuellement un essor important.
De manière conventionnelle, un dispositif de charge par couplage magnétique comporte une bobine conductrice, dite « antenne primaire >> qui est reliée à un module de charge. En cours de charge d’un équipement portable, le module de charge forme un signal de charge qui permet de faire circuler dans l’antenne primaire un courant électrique dont l’intensité varie avec le temps. L’antenne primaire ainsi alimentée forme un champ magnétique variable.
L’équipement portable comporte un module de réception comportant une bobine conductrice, dite « antenne secondaire >>. Lorsque ladite antenne secondaire est placée dans le champ magnétique variable formé par l’antenne primaire, un courant électrique est induit dans ladite antenne secondaire. Ce courant électrique permet de charger un accumulateur électrique relié à l’antenne secondaire alimentant ainsi en courant l’équipement portable.
Il est connu de placer son équipement portable sur un dispositif de charge pour que l’équipement portable soit chargé par induction, et pour qu’il communique en même temps ou après la période de charge par communication en champ proche ou NFC (« Near Field Communication >> en anglais) avec le système électronique embarqué du véhicule. Cette communication sans fil à faible distance (généralement de l’ordre de quelques millimètres) permet entre autres au véhicule de télécharger un profil d’utilisateur particulier contenu dans l’équipement portable et d’adapter ainsi des éléments du véhicule en fonction de ce profil ; par exemple, régler la position du siège conducteur du véhicule, programmer des stations de radio préférées, modifier l’apparence du tableau de bord, ou encore activer la fonction « E-call >> (Emergency call en anglais ou appel d’urgence), etc.
Dans ce but et de manière connue, ces dispositifs de charge comprennent une antenne radio fréquence dédiée au chargement inductif, appelée antenne de charge, de type WPC (« Wireless Power Consortium >> en anglais, c’est à dire antenne de chargement inductif sans fil, selon les standards de ce consortium), permettant un chargement inductif dans les fréquences de 100 à 200 kHz et également une autre antenne de plus haute fréquence, généralement de l’ordre de 13,56 MHz, dédiée à cette communication en champ proche. Il peut aussi s’agir de toute autre antenne radio fréquence permettant la communication par couplage à faible distance entre l’équipement portable et le dispositif de charge relié au système électronique embarqué du véhicule.
De manière connue, l’antenne primaire de charge WPC est centrée au milieu du dispositif de charge afin de se trouver alignée vis-à-vis de l’antenne secondaire de l’équipement portable, elle aussi située généralement au centre dudit équipement. L’antenne NFC est généralement disposée autour de l’antenne WPC tout le long de la périphérie du dispositif de charge. De manière similaire, l’antenne NFC de l’équipement portable, elle aussi, se situe à la périphérie de la face arrière de l’équipement portable et se retrouve donc en vis-à-vis avec l’antenne NFC du dispositif de charge lorsque l’équipement portable est posé sur le dispositif de charge, ce qui permet une communication NFC efficace.
Dans ce dispositif de charge, équipé d’une antenne de charge WPC et d’une antenne de communication NFC, l’intégration d’une antenne supplémentaire, en l’occurrence une antenne Ultra Haute Fréquence (UHF) de type, par exemple, BLE, pose plusieurs problèmes. En l’occurrence, cela pose un problème de positionnement de l’antenne BLE, l’espace alloué dans le dispositif de charge étant généralement restreint.
Il est donc préférable de disposer les trois antennes sur deux supports différents dans le dispositif de charge, les deux dits supports étant préférentiellement situés en vis-à-vis.
Ceci est illustré à la figure 1.
Sur un premier support, de type circuit imprimé PCB1, situé en dessous de la surface de pose S (non représentée) du dispositif de charge D, se trouvent : l’antenne de communication NFC A2 et l’antenne de charge WPC A1.
Sur un deuxième support, de type circuit imprimé PCB2, se trouvant en dessous du premier support PCB1 (par rapport à la surface de pose S) et en vis-à-vis de celui-ci, se trouvent : les moyens de contrôle de l’antenne de communication NFC et les moyens de contrôle de l’antenne de charge WPC, ainsi que l’antenne de communication UHF A3 et les moyens de contrôle de ladite antenne.
Les différents moyens de contrôle pour lesdites antennes peuvent être regroupés en une unité de contrôle M1 intégrée dans un microcontrôleur.
Les moyens de contrôle de l’antenne de communication NFC situés sur le deuxième circuit imprimé PCB2 sont reliés à ladite antenne NFC A2 située sur le premier circuit imprimé PCB1 par des connexions filaires J.
De manière similaire, les moyens de contrôle de l’antenne de charge WPC A1 situés sur le deuxième circuit imprimé PCB2 sont reliés à ladite antenne WPC A1 située sur le premier circuit imprimé PCB1 par des connexions filaires (non représentées à la figure 1).
L’antenne de communication UHF A3 se présentant sous la forme d’antenne « brin >> est, quant à elle, reliée aux moyens de contrôle M1 par au moins une connexion T1 située sur le deuxième support PCB2.
Cependant, l’intégration de l’antenne UHF A3 sur le deuxième support PCB2 pose d’autres problèmes :
• en effet, plusieurs zones sur le deuxième circuit imprimé PCB2 doivent être libres de tout composant afin de maintenir une résistance mécanique acceptable, l’espace restant pour l’antenne UHF A3 est donc réduit, et • la présence d’électronique de puissance dans l’unité de contrôle M1 nécessite la présence d’éléments de blindage électromagnétique afin de se conformer aux exigences CEM (compatibilité électromagnétique), et ces éléments de blindage électromagnétiques perturbent le fonctionnement de l’antenne UHF A3, située à proximité, sur le même plan.
L’espace restant disponible sur le deuxième support PCB2 pour l’antenne UHF A3 est alors souvent très restreint. La taille de l’antenne UHF A3 est alors réduite par rapport à une taille optimale, ce qui n’assure pas un fonctionnement de ladite antenne et une efficacité de communication BLE efficaces. De plus, l’antenne UHF A3 se trouvant éloignée de la surface de pose S, le rayonnement électromagnétique de l’antenne UHF A3 perçu par l’équipement portable, situé ou pas sur la surface de pose S, est fortement diminuée.
Il est donc souhaitable d’améliorer les performances de l’antenne de communication UHF A3 lorsque ladite antenne se trouve intégrée dans un dispositif ne présentant pas suffisamment de place pour son intégration, que cela soit un dispositif de charge comprenant une antenne de charge WPC et une antenne NFC ou que cela soit un dispositif de communication en champ proche ne disposant pas assez de place pour l’intégration d’une antenne UHF.
Dans ce but, l’invention propose un dispositif de communication en champ proche et en ultra haute fréquence, le dispositif comprenant :
• une antenne de communication en champ proche, de type NFC, • une antenne ultra haute fréquence, de type BLE, • une unité de contrôle comprenant des moyens de contrôle de l’antenne ultra haute fréquence et des moyens de contrôle de l’antenne de communication en champ proche, • un premier support sur lequel se trouve l’antenne NFC, • un deuxième support sur lequel se trouve l’unité de contrôle, le premier et deuxième support se trouvant l’un au-dessus de l’autre et reliés par des broches de maintien mécanique, le dispositif étant remarquable en ce que l’antenne ultra haute fréquence est située sur le premier support et est reliée à l’unité de contrôle par l’intermédiaire :
• d’une première connexion située sur le premier support, • d’au moins une broche réalisée en métal conducteur, • et d’une deuxième connexion située sur le deuxième support, de manière à réaliser une antenne bidirectionnelle fonctionnant en ultra haute fréquence.
De manière judicieuse, une longueur totale de l’antenne bidirectionnelle à ultra haute fréquence est égale à :
Ljot — L + /71 + Lc2 -I- Lcl et est comprise entre :
L tôt — λ X .20’2.
Avec :
Ltot : longueur totale de l’antenne bidirectionnelle, H1 : hauteur de la broche, λ : longueur d’onde de l’ultra haute fréquence,
Lc1 : longueur de la première connexion,
Lc2 : longueur de la deuxième connexion, L : longueur de l’antenne ultra haute fréquence.
Avantageusement, la première connexion et la deuxième connexion consistent en des vias, et la longueur totale de l’antenne bidirectionnelle est égale à :
LT0T =L + J/1
H1 : hauteur de la broche, λ : longueur d’onde de l’ultra haute fréquence, L : longueur de l’antenne ultra haute fréquence.
Dans un mode de réalisation particulier, l’antenne de communication en champ proche et l’antenne ultra haute fréquence sont reliées à l’unité de contrôle par une broche commune et par un premier et un deuxième vias communs, et le dispositif comprend en outre des moyens de filtrage de fréquence.
Dans un autre mode de réalisation particulier, l’antenne ultra haute fréquence est intégrée dans l’antenne de communication en champ proche et est connectée de part et d’autre à l’antenne de communication en champ proche par les moyens de filtrage de fréquence.
Les moyens de filtrage consistent, par exemple, en une inductance et/ou une capacité.
Et le premier support et/ou le deuxième support consistent en des circuits imprimés.
L’invention s’applique également à tout équipement portable d’utilisateur, tout chargeur inductif d’équipement portable d’utilisateur, ou tout véhicule automobile comprenant un dispositif de communication selon l’une quelconque des caractéristiques énumérées précédemment.
D’autres objets, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre à titre d’exemple non limitatif et à l’examen des dessins annexés dans lesquels :
• la Figure 1 représente un dispositif de communication D en champ proche et en ultra haute fréquence selon l’art antérieur, et décrit précédemment, • la Figure 2a représente un dispositif de communication D’ en champ proche et en ultra haute fréquence selon un premier mode de réalisation de l’invention, • la Figure 2b représente l’antenne bidirectionnelle UHF A30’ comprenant une première partie d’antenne UHF A3’, la première connexion c1 sur le premier support PCB1, la broche I’ et la deuxième connexion c2 sur le deuxième support PCB2, • la Figure 3 représente un dispositif de communication D” en champ proche et en ultra haute fréquence selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, • la Figure 4 représente un dispositif de communication D’” en champ proche et en ultra haute fréquence selon un troisième mode de réalisation de l’invention, • la Figures représente schématiquement l’unité de contrôle M1” selon le deuxième mode de réalisation illustré à la figure 3, • la Figure6 représente schématiquement l’unité de contrôle MT” selon le troisième mode de réalisation illustré à la figure 6.
Le dispositif de communication D’ en champ proche et en ultra haute fréquence selon l’invention est représenté aux figures 2a à 6.
A la figure 2a, le dispositif de communication D’ comprend une antenne de charge WPC A1, dans l’hypothèse que le dispositif de communication D’ soit intégré par exemple dans un chargeur inductif (non représenté) d’équipement portable.
Cependant, l’invention s’applique cependant à tout dispositif de communication comprenant au moins une antenne de communication en champ proche, que l’on appellera antenne NFC A2’ et une antenne de communication en ultra haute fréquence, que l’on appellera antenne UHF A3’, de type BLE, que le dispositif de communication soit intégré dans un chargeur inductif, ou pas, et présentant un problème d’intégration de l’antenne UHF A3’ due à un manque de place.
En l’occurrence, l’invention s’applique également à un équipement portable d’utilisateur comprenant au moins une antenne de communication en champ proche A2’ et une antenne de communication en ultra haute fréquence.
On entend par antenne NFC A2’ toute antenne permettant une communication en champ proche d’une fréquence située autour de 13,56 MHz.
Le dispositif D’ comprend également une antenne UHF A3’ émettant à une deuxième fréquence de communication, par exemple à la fréquence du BLE (« Blue tooth Low Energy ®), à 2,4 GHz.
A la figure 2a, l’antenne NFC A2’ du dispositif de communication D’ est située à la périphérie d’un premier support, par exemple à la périphérie d’un premier circuit imprimé PCB1 ’.
Sur le premier support PCB1’ se trouve également, en son centre, l’antenne de charge WPC A1.
Dans l’exemple d’un chargeur inductif, le premier support PCB1’ est situé sous la surface de pose S, sur laquelle l’utilisateur vient poser son équipement portable afin de le charger par induction par l’intermédiaire de l’antenne de charge WPC A1.
Le dispositif D’ comprend également un deuxième support, par exemple un deuxième circuit imprimé PCB2’ situé en dessous du premier circuit imprimé PCB1’, par rapport à la surface de charge S, et sur lequel se trouve une unité de contrôle MT desdites trois antennes, A1, A2, A3’.
Les deux supports PCB1’, PCB2’ se trouvent l’un au-dessus de l’autre, préférentiellement, mais de manière non exclusive, en vis-à-vis l’un par rapport à l’autre, et sont reliés entre eux par des broches I, situées, par exemple, et sans que cela soit limitatif, aux quatre coins des deux dits supports PCB1’, PCB2’(cf. figure 1). Lesdites broches I permettent le maintien mécanique des deux supports PCB1’, PCB2’ entre eux et sont par exemple des tiges plastiques.
On entend par unité de contrôle M1’ desdites trois antennes, par exemple un microcontrôleur comprenant en outre :
des moyens de contrôle M2 de l’antenne NFC A2’, comprenant en outre :
• un émetteur/récepteur de données 10 à la fréquence NFC, relié à
- des moyens d’adaptation d’impédance 20,
- des moyens de contrôle de l’émission/réception NFC (non représentés), des moyens de contrôle M3 (non représentés) de l’antenne de chargement inductif WPC A1 comprenant en outre:
• des moyens de contrôle de la charge, • un émetteur/récepteur de données de charge, relié à • des moyens d’adaptation d’impédance,
- des moyens de contrôle M4 de l’antenne ultra haute fréquence UHF A3’, comprenant en outre:
• un émetteur/récepteur de données 30 en ultra haute fréquence, relié à • des moyens d’adaptation d’impédance 40, • des moyens de contrôle de l’émission/réception BLE (non représentés).
Les moyens de contrôle M2, M3 et M4 desdites trois antennes A2’, A1, A3’ sont connus de l’homme du métier et ne seront pas plus détaillés ici.
Préférentiellement, lesdits moyens de contrôle M2, M3, M4, se présentent sous la forme de logiciels et de composants électroniques, compris dans l’unité de contrôle ΜΓ, c'est-à-dire dans un microcontrôleur.
L’antenne NFC A2’ et l’antenne de charge WPC A2 sont par exemple reliées respectivement à leur moyens de contrôle respectifs M2, M3 par des connexions filaires J (cf. figure 2a).
Comme expliqué précédemment, l’intégration d’une antenne supplémentaire, en l’occurrence d’une antenne UHF A3’ est difficile dû au manque de place, que cela soit sur le premier ou sur le deuxième support PCB1 ’, PCB2’.
Contrairement à l’art antérieur, l’invention propose que l’antenne UHF A3’ soit située sur le premier support PCB1 ’ et que ladite antenne UHF A3’ soit reliée aux moyens de contrôle M4 (c'est-à-dire à l’unité de contrôle ΜΓ), situés sur le deuxième support PCB2’ par l’intermédiaire de deux connexions v1, v2 (cf. figures 2a et 2b) et d’une broche l’réalisée en métal conducteur.
L’antenne UHF A3’ est donc reliée à l’unité de contrôle M1’ par (cf. figure 2b) :
• une première connexion c1 en métal conducteur, située sur le premier support PCB1'connectée d’un côté à ladite antenne UHF A3’ et de l’autre côté à la broche I’ en métal conducteur, • la broche I’ en métal conducteur, • une deuxième connexion c2 en métal conducteur, située sur le deuxième support PCB2’, connectée d’un côté à la broche I’ et de l’autre côté à l’unité de contrôle M1.
La longueur totale Ltot de l’agencement constitué de l’antenne UHF A3’, de la première connexion c1, de la broche I’, et de la deuxième connexion c2 est donc égale à : Ltot = L + /71 + Lc2 -I- Lcl
Avec :
Ltot : longueur totale (mm) de l’agencement,
H1 : hauteur de la broche I’ entre le premier support PCB1’ et le deuxième support PCB2’ (mm), λ : longueur d’onde correspondant à l’ultra haute fréquence (mm),
Lc1 : longueur de la première connexion c1 située sur le premier support PCB1'entre l’antenne UHF A3’ et la broche I’ (mm),
Lc2 : longueur de la deuxième connexion c2 située sur le deuxième support PCB2’ entre la broche I’ et l’unité de contrôle M1 ’ (mm),
L : longueur de l’antenne UHF A3’.
Selon l’invention, la longueur totale; Ltot dudit agencement est comprise entre :
_ f Λ X lt°t “ [^'2
Avec préférentiellement :
λ
0.5X-; 1.5
LTot —
Ai x 4]
Avec :
λ : longueur d’onde à la fréquence BLE (mm).
Ainsi, l’agencement comprenant la première et la deuxième connexion c1, c2, la broche I’ et à l’antenne UHF BLE A3’, reliées entres elles, et réalisées en métal conducteur, constitue une antenne UHF bidirectionnelle A30’ de longueur Ltot résonnant, c'est-à-dire fonctionnant à la ultra haute fréquence et plus particulièrement à la fréquence de la BLE.
De manière préférentielle, l’invention propose que la première et la deuxième connexion c1, c2 soient de très petites longueurs, voire de longueurs nulles, par exemple que la première et la deuxième connexion c1, c2 consistent uniquement en des vias v1, v2 en métal conducteur, par exemple en cuivre, traversant le premier circuit imprimé PCB1’ et le deuxième circuit imprimé PCB2’, ainsi la formule mathématique ci-dessus peut être simplifiée :
LT0T ~ L -f- //1
Avec :
Ltot : longueur totale de l’antenne BLE bidirectionnelle A30’ (mm),
H1 : hauteur de la broche I’, entre le premier support PCB1’ et le deuxième support PCB2’ (mm),
L : longueur de l’antenne UHF A3’ (mm).
Bien sûr, la première et la deuxième connexion peuvent également se présenter sous la forme d’un ensemble comprenant un via et une impression de fil de cuivre, électriquement conducteurs.
L’invention permet ainsi, comme cela est expliqué ci-après, de réduire considérablement la taille nécessaire à l’intégration de l’antenne UHF A3’ sur le premier support PCB1’.
L’antenne UHF A3’ de longueur L est donc prolongée par une broche I’ de hauteur H1, perpendiculaire au premier support PCB1’ et formant ainsi une antenne BLE bidirectionnelle A30’ qui émet un champ électromagnétique à la même fréquence de fonctionnement que ladite antenne UHF A3’ ayant deux composantes, une première composante B1 perpendiculaire au premier support PCB1’ et une deuxième composante B2 qui est parallèle au premier support PCB1’ (cf. figure 2b).
En effet, la broche I’ reliée à l’antenne UHF A3’ étant perpendiculaire au premier support PCB1’, elle émet un champ électromagnétique B2 perpendiculaire au champ électromagnétique B1 émis par l’antenne UHF A3’. Le champ résultant desdits deux champs perpendiculaires B1, B2 élargit la zone de communication en ultra haute fréquence et améliore l’efficacité de communication en ultra haute fréquence.
De manière ingénieuse, l’utilisation de la broche I’ comme extension de l’antenne UHF A3’ permet de réduire la longueur de ladite antenne UHF A3’ sur le premier support PCB1’ tout en gardant une longueur totale Ltot de l’antenne BLE bidirectionnelle A30’ optimale pour une communication BLE efficace.
Ainsi, même si l’espace alloué à l’antenne UHF A3’ sur le premier support PCB1’ est restreint, en prolongeant l’antenne UHF A3’ par la broche I’ on peut diminuer la longueur L de l’antenne UHF A3’ sur le premier support PCB1 ’.
De plus, l’antenne UHF A3’ étant située sur le premier support PCB1’, c'est-àdire sous la surface de pose S, et non éloignée de la surface de pose S, comme dans l’art antérieur, l’efficacité de communication UHF entre l’antenne UHF A3’ et l’équipement portable posé ou pas sur la surface de charge S est améliorée par rapport à l’art antérieur.
Bien sûr, les vias v1, v2 peuvent être également complémentées par des connexions filaires c1, c2.
Dans un deuxième mode de réalisation du dispositif D” selon l’invention, et illustré à la figure 3, l’antenne NFC A2” et l’antenne UHF A3” sont reliées à l’unité de contrôle M1” par une broche commune 11’ en métal conducteur et par un premier via vT et un deuxième via v2’ communs aux deux antennes A2”, A3”.
De manière similaire et selon l’invention, l’antenne UHF A3”, le premier via vT situé sur le premier support PBC1”, la broche 11’, et le deuxième via v2’ situé sur le deuxième support PCB2” constituent une antenne bidirectionnelle UHF A30”.
Bien sûr, de manière similaire, les vias v1, v2 peuvent être également complémentées par des connexions filaires c1, c2 (non représentées à la figure 3).
Dans l’exemple illustré à la figure 3, l’antenne ultra haute fréquence A3” est située à l’intérieur du périmètre délimité par l’antenne NFC A2”.
Ce mode de réalisation permet d’économiser une connexion filaire J.
Dans ce mode de réalisation, les deux antennes NFC A2” et UHF A3”, étant reliées électriquement entre elles, l’unité de contrôle M1” (cf. figure 5) comprend en outre des premier et deuxième moyens de filtrage F1, F2 de fréquence, afin de :
• éviter la circulation de courant dans les moyens de contrôle M2 de l’antenne NFC A2”, provenant des moyens de contrôle M4 de l’antenne UHF A3”, • éviter la circulation de courant dans les moyens de contrôle M4 de l’antenne UHF A3”, provenant des deuxièmes moyens de contrôle M2 de l’antenne NFC A2”.
Ainsi, les deux antennes NFC A2” et UHF A3” peuvent émettre simultanément des données à leur fréquence respective.
Ceci est illustré à la figure 5. A la figure 5, un émetteur récepteur NFC 10 est relié à un circuit d’adaptation de fréquence NFC 20, relié lui-même à l’antenne NFC A2” par deux broches IT et I2’ en métal conducteur.
L’émetteur récepteur BLE 30 est relié à un circuit d’adaptation BLE 40, luimême relié à ladite antenne UHF A3” par une des deux broches IT, commune à l’antenne NFC A2”.
Le premier moyen de filtrage F1 consiste en une inductance L3, connectée entre les moyens de contrôle M2 et un point de jonction P, reliant les moyens de contrôle M4 à la broche IT.
Par exemple L3 = 47 nH.
Le deuxième moyen de filtrage F2 consiste en une capacité Cp connectée entre les moyens de contrôle M4 et le point de jonction P.
Par exemple Cp = 10 pF.
Dans un troisième mode de réalisation du dispositif de charge D’”, illustré à la figure 4, l’antenne UHF A3’” est intégrée dans l’antenne NFC A2’”. En d’autres termes, une partie de l’antenne NFC A2’” est remplacée par l’antenne UHF A3”’et ladite antenne UHF A3’” est connectée de part et d’autre à l’antenne NFC A2’” par des troisième et quatrième moyens F3, F4 de filtrage de fréquence. Lesdits troisième et quatrième moyens de filtrage F3, F4 de fréquence consistent respectivement en une inductance L1, et en un circuit LC, c'est-à-dire comprenant une inductance et une capacité (cf. figure 6).
Le troisième moyen de filtrage F3 consiste en une inductance L1 reliée d’un côté à l’antenne UHF A3’” et de l’autre côté aux moyens de contrôle M2 de l’antenne NFC A2’”.
Le quatrième moyen de filtrage M4 consiste en une inductance L2 reliée à une capacité Cp, reliés d’un côté aux moyens de contrôle M4 par l’intermédiaire d’une broche I3’commune et de deux vias v1” et v2”, traversant le premier et le deuxième support PCB1’” et PCB2’” et de l’autre côté aux moyens de contrôle M2 de l’antenne NFC A2’”.
Les quatrièmes moyens de contrôle M4 de l’antenne UHF A3’” sont connectés à ladite antenne par une broche I3’ en un point de jonction P’ situé entre ladite antenne UHF A3’” et l’inductance L2.
Les moyens de filtrage F3, F4 évitent la circulation de courant parasites dans les moyens de contrôle M2 en provenance des moyens de contrôle M4 et inversement.
Par exemple L1 = L2 = 47 nH.
Cp = 10 pF.
De manière similaire et selon l’invention, l’antenne UHF A3’”, le premier via v1” situé sur le premier support PCB1’”, la broche I3’, et le deuxième via v2” situé sur le deuxième support PCB2’” constituent une antenne BLE bidirectionnelle A30’”.
De même, les moyens de filtrage F3, F4 permettent l’émission simultanée des deux antennes NFC A2’”, UHF A3’” à leur fréquence respective, sans interférence.
Ceci est illustré à la figure 6.
Ce troisième mode de réalisation permet en outre de laisser libre l’espace situé à l’intérieur du périmètre défini par l’antenne NFC A3’” et d’y disposer, par exemple, une antenne WPC A1.
Dans les trois modes de réalisation décrits selon l’invention, l’antenne NFC A2’, A2”, A2’” et l’antenne UHF A30’, A30”, A30’” peuvent émettre simultanément des données à leur fréquence respective.
Bien sûr, il est aussi possible de remplacer chaque moyen de filtrage F1, F2, F3, F4 par un interrupteur. Ainsi, les antennes NFC et UHF peuvent émettre des données de manière consécutive et non plus simultanée.
L’invention permet donc de manière ingénieuse, non seulement d’intégrer une antenne ultra haute fréquence dans un dispositif de charge comprenant déjà une antenne de charge et une antenne de communication en champ proche, mais aussi d’améliorer l’efficacité de la communication en ultra haute fréquence, en disposant l’antenne UHF sous la surface de pose, ce qui n’était pas possible dans l’art antérieur, et en créant une antenne bidirectionnelle par l’utilisation des broches de maintien entres les deux supports du dispositif de charge.
L’invention est d’autant plus judicieuse que les modes de réalisation présentés permettent l’émission simultanée des antennes, tout en réduisant le coût du dispositif, par l’utilisation de broches communes et de moyens de filtrage appropriés.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (D’, D”, D”j de communication en champ proche et en ultra haute fréquence, le dispositif comprenant :
    • une antenne de communication en champ proche, de type NFC (A2’, A2”, A2”j, • une antenne ultra haute fréquence, de type BLE (A3’, A3”, A3” j, • une unité de contrôle (M1’, M1”, M1”j comprenant des moyens de contrôle (M4) de l’antenne ultra haute fréquence et des moyens de contrôle (M2) de l’antenne de communication en champ proche, • un premier support (PCB1’, PCB1”, PCB1”j sur lequel se trouve l’antenne NFC (A2’, A2”, A2”j, • un deuxième support (PCB2’, PCB2”, PCB2” j sur lequel se trouve l’unité de contrôle (M1 ’, M1 ”, M1 ” j, le premier (PCB1’, PCB1”, PCB1”j et deuxième support (PCB2’, PCB2”, PCB2”j se trouvant l’un au-dessus de l’autre et reliés par des broches (I, I’, 11’, I2’, I3j de maintien mécanique, le dispositif (D’, D”, D” j étant caractérisé en ce que l’antenne ultra haute fréquence (A3’, A3”, A3” j, est située sur le premier support (PCB1 ’, PCB1 ”, PCB1 ” j et est reliée à l’unité de contrôle (M1 j par l’intermédiaire :
    • d’une première connexion (c1, v1, v1’, v1”) située sur le premier support (PCB1 ’, PCB1 ”, PCB1 ” j, • d’au moins une broche (I, I’, 11’, I2’, I3j réalisée en métal conducteur, • et d’une deuxième connexion (c2, v2, v2’, v2”) située sur le deuxième support (PCB2’, PCB2”, PCB2”j, de manière à réaliser une antenne bidirectionnelle (A30’, A30”, A30” j fonctionnant en ultra haute fréquence.
  2. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une longueur totale (Ltot) de l’antenne bidirectionnelle (A30’, A30”, A30” j à ultra haute fréquence est égale à :
    Ltot = L + //1 + Lc2 + Lcl et est comprise entre :
    LTot ~ λ λ .20’2.
    Avec :
    Ltot : longueur totale de l’antenne bidirectionnelle (A30’, A30”, A30’”),
    H1 : hauteur de la broche (I, I’, 11 I2’, I3’), λ : longueur d’onde de l’ultra haute fréquence,
    Lc1 : longueur de la première connexion (c1, v1, v1 v1 ”),
    Lc2 : longueur de la deuxième connexion (c2, v2, v2’, v2”),
    L : longueur de l’antenne ultra haute fréquence (A3’, A3”, A3’”).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première connexion (c1, v1, v1 v1 ”) et la deuxième connexion (c2, v2, v2’, v2”) consistent en des vias, et que la longueur totale de l’antenne bidirectionnelle (A30’, A30”, A30’”), est égale à :
    Ltot — L T H1
    H1 : hauteur de la broche (I, I’, 11 I2’, I3’), λ : longueur d’onde de l’ultra haute fréquence,
    L : longueur de l’antenne ultra haute fréquence (A3’, A3”, A3’”).
  4. 4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’antenne de communication en champ proche (A2’, A2”, A2’”), et l’antenne ultra haute fréquence (A3’, A3”, A3’”) sont reliées à l’unité de contrôle (M1 M1”, ΜΓ”) par une broche commune (11’, I3’), et par un premier et un deuxième vias communs (v1’, v2’) et en ce que le dispositif comprend en outre des moyens de filtrage de fréquence (F1, F2, F3, F4).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l’antenne ultra haute fréquence (A3’, A3”, A3’”) est intégrée dans l’antenne de communication en champ proche (A2’, A2”, A2’”) et est connectée de part et d’autre à l’antenne de communication en champ proche par les moyens de filtrage de fréquence (F3, F4).
  6. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de filtrage consistent en une inductance (F1, F3) et/ou une capacité (F2, F4).
  7. 7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier support (PCB1’, PCB1”, PCB1’”) et/ou le deuxième support consistent en des circuits imprimés (PCB2’, PCB2”, PCB2’”).
  8. 8. Equipement portable d’utilisateur comprenant un dispositif de communication (D’, D”, D” j selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  9. 9. Chargeur inductif d’équipement portable d’utilisateur comprenant un dispositif de communication (D’, D”, D” j selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
    5
  10. 10. Véhicule automobile comprenant un dispositif de communication (D’, D”, D’”) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
    1/3
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