WO2001082411A1 - Antenne d'un systeme de lecture d'emission/reception sans contact - Google Patents

Antenne d'un systeme de lecture d'emission/reception sans contact Download PDF

Info

Publication number
WO2001082411A1
WO2001082411A1 PCT/FR2001/001217 FR0101217W WO0182411A1 WO 2001082411 A1 WO2001082411 A1 WO 2001082411A1 FR 0101217 W FR0101217 W FR 0101217W WO 0182411 A1 WO0182411 A1 WO 0182411A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
turns
reader
antenna
group
groups
Prior art date
Application number
PCT/FR2001/001217
Other languages
English (en)
Inventor
Sébastien MORAND
Original Assignee
Ask S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ask S.A. filed Critical Ask S.A.
Priority to KR1020027013836A priority Critical patent/KR20020090235A/ko
Priority to IL15217001A priority patent/IL152170A0/xx
Priority to BR0110197-8A priority patent/BR0110197A/pt
Priority to AU2001254891A priority patent/AU2001254891A1/en
Priority to EP01928016A priority patent/EP1290756A1/fr
Priority to JP2001579395A priority patent/JP2003532318A/ja
Publication of WO2001082411A1 publication Critical patent/WO2001082411A1/fr
Priority to IL152170A priority patent/IL152170A/en
Priority to HK03109181A priority patent/HK1056793A1/xx

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773—Antenna details
    • G06K19/07777—Antenna details the antenna being of the inductive type
    • G06K19/07779—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/0008—General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
    • G06K7/10336—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers the antenna being of the near field type, inductive coil

Definitions

  • the present invention relates to transmission / reception systems using a reader intended to detect electromagnetic signals emitted by a portable contactless object presented by its owner in front of the reader in response to electromagnetic signals emitted by an antenna located in the reader, and more particularly relates to a reader antenna of a contactless transmission / reception system.
  • Portable objects used for the identification of their owner or for access to controlled access areas such as public transport networks such as the RATP or the SNCF increasingly use the so-called “contactless” technique As opposed to conventional objects (cards or tickets) with contact.
  • the exchange of information between a contactless object and the reader is generally carried out by remote electromagnetic coupling between a first antenna housed in the portable contactless object and a second antenna located in the reader.
  • the object is also provided with an electronic module comprising the first antenna connected to a semiconductor chip or chip which contains, among other things, a radio frequency (RF) part, a memory in which the information to be stored provide the reader and the logical functions necessary to prepare the information to be sent and to process the information received.
  • RF radio frequency
  • the contactless smart card in ISO format is the most suitable solution insofar as the cost price of the card distributed over all trips made over a long period will always remain low for the user. But the cost price of the card becomes exorbitant compared to the cost of the trip for the second group made up of occasional users who would buy a card for a single trip.
  • the main object of the invention is to provide a reader antenna in an identification or contactless access system making it possible to use either an ISO format card as a portable object. although a disposable ticket.
  • Another object of the invention is to have a reader antenna in an identification or contactless access system providing a magnetic field that is roughly uniform over the entire surface of the reader.
  • the object of the invention is therefore a reader antenna in an identification or access system to a controlled access area comprising a reader intended to detect electromagnetic response signals from a contactless portable object such as an ISO type card or a disposable ticket, the electromagnetic response signals being emitted by an antenna located in the portable object in response to the reception of electromagnetic signals emitted by the reader antenna when the owner of the portable object presents the portable object in front of the reader.
  • the antenna comprises n groups of turns arranged in series in which each group of turns k-1 comprises a number of turns N k _ ⁇ less than the number of turns N k of the group of turns k with k varying from 2 to n and is discarded of the group of turns k by a distance D k _ ⁇ greater than a predefined value, the turns of all the groups being wound in the same direction.
  • FIG. 1 schematically represents a conventional reader antenna with several turns with the indication of the value of the normal component of the magnetic field at different places on the antenna. Thereafter, the expression magnetic field will in fact apply to the component of the magnetic field normal to the plane of the antenna;
  • FIG. 2 represents a reader antenna according to the invention composed of two groups of turns.
  • FIG. 3 represents the location of the vertical strands of the turns of a reader antenna according to the invention comprising three groups of turns,
  • FIG. 4 is a diagram representing the value of the magnetic field at any point distant from x of a wire infinitely long metal in which an electric current flows, FIGS.
  • FIGS. 5A, 5B, 5C are diagrams respectively representing the values of the magnetic field generated by the group of external turns, the magnetic field generated by the group of internal turns and the resulting magnetic field
  • FIG. 6 is an example of a diagram representing the magnetic field generated by a reader antenna comprising a single group of peripheral turns
  • FIG. 7 is an example of a diagram representing the magnetic field generated by a reader antenna comprising several groups of turns fulfilling the conditions of the invention
  • FIG. 8 is an example of a diagram representing the magnetic field generated by a reader antenna comprising several groups of turns but not fulfilling the conditions of the invention.
  • a conventional antenna 10 comprising a plurality of turns 12, 14, 16 provides a variable magnetic field depending on where one is.
  • this value is positive while outside the turns, the field is negative.
  • the magnetic field is zero since it is the result of a positive field due to a strand of turn and a negative field of the same absolute value due to the other strand of turn.
  • a variable magnetic field is a major drawback for the generation of electromagnetic signals emitted by the antenna.
  • the surface of the reader in front of which the portable object is presented is generally in the form of a square (or a rectangle) whose side measures from 15cm to 20cm. If the antenna is too much in the center of this surface, then there is an area outside the turns in which the magnetic field is negative. If on the other hand the turns of the antenna are at the periphery of the surface of the reader, the magnetic field is very positive on all the surface of the reader (inside the antenna), but the more one moves away from the turns, the more the magnetic field, inversely proportional to the distance, decreases. There is then a dead zone in the center of the surface. There will therefore not be enough energy received by the portable object if the latter is presented in front of this area.
  • the solution consisting in enormously increasing the number of turns to increase the magnetic field is not viable insofar as the surface occupied by the turns increases and therefore also the zones where the magnetic field is zero.
  • the solution which is the subject of the invention therefore consists in using an antenna formed by n groups of turns in series, each group of turns k (k varying from 1 to n-1) being inside the group k + 1 and l the end of the outer turn of group k being connected to the end of the inner turn of group k + 1.
  • the number of turns of a group k is less than the number of turns of the group k + 1.
  • the turns of all the groups of turns are wound in the same direction, for example in the direction reverse clockwise from group 1 to group n.
  • FIG. 2 An exemplary embodiment is illustrated in the form of two groups in FIG. 2 in which the first group of turns 20 comprises 2 square turns and the second group
  • FIG. 3 representing the left vertical strands of three groups of successive turns 40, 42, 44
  • the magnetic field generated by the group of turns 40 is negative outside, that is to say to the left of group 40
  • the presence of a group of turns 42 surrounding the group of turns 40 allows the generation of a positive magnetic field inside the turns and in particular in the interval between group 40 and group 42.
  • the magnetic field induced by a metal wire of width lm through which a current I passes has a value represented by the curve illustrated in FIG. 4.
  • the magnetic field is zero. Then it increases very quickly to reach an almost constant value according to the following expression if the origin of the abscissa is in the middle of the wire:
  • the value of the field generated by each group of turns 40 or 42, in the space separating the two groups can be represented respectively by the curves illustrated in FIGS. 5A and 5B for which the origin of the abscissa is taken at the midpoint of the turns of group 42. Note that the field (Hi) generated inside the turns of group 42 (Fig. 5A) is positive while the field ( ⁇ H 2 ) generated outside the turns of group 40 (Fig. 5B) is negative.
  • this value of the resulting field is first positive, then negative from a distance Di 'from the group of turns 42. If the difference between Di and Di', for which the resulting field is negative, n is not very important and much less than the smallest dimension of the antenna being on a disposable ticket, this is not of paramount importance insofar as the value of the average field received by the ticket remains positive and must be greater than a minimum value sufficient to guarantee the functioning of the ticket. It is however possible to reduce this zone to 0 by choosing the distance Di separating the two groups of turns equal to D], which makes it possible to have an always positive field in the space between the two groups of turns. For this, the condition is that the maximum absolute value of the negative field -H 2 is less than or equal to the minimum absolute value of the positive field + H ⁇ ; that is to say approximately:
  • the positive field generated by the group of turns 42 is added to the positive field generated by the group of turns 40 inside the turns, but to a lesser extent insofar as the field weakens when moves away from the turns 42.
  • a group of turns 44 surrounds the group of turns 42.
  • the positive magnetic field generated by the group of turns 44 inside the turns therefore compensates for the negative magnetic field created by the group of turns 42 in the zone situated between the two groups of turns (but also the negative field generated by group 40), which makes it possible to create a positive field in this area or at least one positive mean field if the number of turns is important enough.
  • the positive magnetic field generated by the group of turns 44 is added to the positive field generated by the group 42 at inside the turns 42 and also in the positive field generated by the group 40 inside the turns 40, but more and more weakly given the distance more and more.
  • a plurality of n groups of turns comprising an increasing number of turns can be arranged on the antenna support until covering the entire surface of the reader intended for the antenna.
  • a parameter determines the number n of groups of turns of the antenna, it is the distance between the groups, ie Dl between the first and the second groups, D2 between the second and the third groups, and so on until 'to Dn-1 between groups n-1 and n.
  • This distance Di (between groups 40 and 42) or D 2 (between groups 42 and 44) must be optimized. It must not be too small to avoid the accumulation of magnetic fields around the midpoint as mentioned previously with reference to FIG. 1. But this distance must not be too great for the positive magnetic field to be sufficient to compensate for the negative magnetic field created by the preceding group of turns outside its turns.
  • the disposable ticket must receive a positive mean field at all points of the reader and in particular when it is above the 'a group of turns for which the generated field is zero. It is therefore necessary that the smallest side of the antenna of the ticket is larger than the width of each group of turns as illustrated in FIG. 3 where the width of the antenna 48 on the ticket 46 is greater than the total width of the largest group of turns 44.
  • the distance d separating two turns in each group of turns must be as small as possible, that is to say the minimum distance authorized in the manufacture of the turns. In general, this distance d is an order of magnitude less than the distance D. In other words, the ratio between the distance D and the distance d must be greater than a predetermined optimal ratio. Consequently, if the width interspersed has a given value d, this means that the distance D will have to be greater than a predefined value.
  • the disposable ticket has a square antenna 2cm x 2cm
  • the reader has the dimensions 20cm x 20cm, - the minimum field to generate for the card is 0.8A / m
  • the minimum field for the disposable ticket is 2A / m
  • the reader has a simple antenna formed by 4 concentric turns at the periphery of the reader whose metal width is 1mm and also intersperses it with 1mm. It is noted that the maximum field is 15A / m at the periphery, therefore greater than the admissible threshold. On the other hand, towards the center of the reader, the field is only 0.8A / m, therefore sufficient for reading a card but insufficient for reading a disposable ticket.
  • the reader antenna is formed according to the invention, of three groups of turns:
  • the antenna of the reader is similar to that of the second case except that for the third group of turns, the metal width is equal to 0.3cm instead of 1mm.

Abstract

Antenne de lecteur dans un système d'identification ou d'accès à une zone d'accès contrôlé comprenant un lecteur destiné à détecter des signaux électromagnétiques de réponse en provenance d'un objet portable sans contact tel qu'une carte de type ISO ou un ticket jetable (46), les signaux électromagnétiques de réponse étant émis par une antenne (48) située dans l'objet portable en réponse à la réception de signaux électromagnétiques émis par l'antenne de lecteur lorsque le possesseur de l'objet portable présente l'objet portable devant le lecteur. L'antenne comprend n groupes de spires (20, 22, 24) disposés en série dans lesquels chaque groupe de spires k-1 comporte un nombre de spires Nk-1 inférieur au nombre de spires Nk du groupe de spires k (avec k variant de 2 à n) et est écarté du groupe de spires k par une distance Dk-1 supérieure à une valeur prédéfinie, les spires de tous les groupes étant enroulées dans le même sens.

Description

Antenne de lecteur d'un système d' émission/réception sans contact
Domaine technique La présente invention concerne les systèmes d' émission/réception utilisant un lecteur destiné à détecter des signaux électromagnétiques émis par un objet portable sans contact présenté par son possesseur devant le lecteur en réponse à des signaux électromagnétiques émis par une antenne se trouvant dans le lecteur, et a trait plus particulièrement à une antenne de lecteur d'un système d'émission/réception sans contact.
Etat de la technique Les objets portables utilisés pour l'identification de leur possesseur ou pour l'accès à des zones à accès contrôlé telles que les réseaux de transport public comme la RATP ou la SNCF utilisent de plus en plus la technique dite « sans contact » par opposition aux objets classiques (cartes ou tickets) avec contact.
L'échange d'informations entre un objet sans contact et le lecteur s'effectue de manière générale par couplage électromagnétique à distance entre une première antenne logée dans l'objet portable sans contact et une deuxième antenne située dans le lecteur. L'objet est muni par ailleurs, d'un module électronique comportant la première antenne connectée à une pastille semi-conductrice ou puce qui contient, entre autres, une partie radio-fréquence (RF) , une mémoire dans laquelle sont stockées les informations à fournir au lecteur et les fonctions logiques nécessaires pour élaborer les informations à émettre et traiter les informations reçues. Dans le domaine de l'accès à des zones à accès contrôlé telles qu'un réseau de transport public, il existe deux groupes d'usagers, les usagers permanents et les usagers occasionnels. Pour le premier groupe, la carte à puce sans contact au format ISO est la solution la plus adaptée dans la mesure où le prix de revient de la carte réparti sur la totalité des voyages effectués sur une longue période restera toujours faible pour l'usager. Mais le prix de revient de la carte devient exorbitant par rapport au coût du voyage pour le deuxième groupe composé d'usagers occasionnels qui achèteraient une carte pour un seul voyage.
Il existe donc, en même temps que la carte au format
ISO, des tickets portables faisant l'objet de la demande de brevet français n°9908802, de format réduit par rapport à la carte ISO et jetables contrairement à cette dernière. Leur format réduit entraîne évidemment la réduction de la surface de l'antenne se trouvant sur le ticket, ce qui implique une énergie de fonctionnement plus élevée pour ces tickets que pour les cartes de format ISO. Dans la mesure où le lecteur est appelé à fonctionner aussi bien avec des cartes de format ISO qu'avec des tickets jetables, il est nécessaire que l'énergie fournie par ledit lecteur soit suffisante lorsque l'objet sans contact qui lui est présenté est un ticket jetable. Une antenne de lecteur classique composée de plusieurs spires pourra s'avérer suffisante pour un objet sans contact de la taille d'une carte de format ISO mais insuffisante pour un objet sans contact de la taille d'un ticket.
Une solution à ce problème consisterait à introduire un champ élevé à l'intérieur de l'antenne en ajoutant à celle- ci une petite boucle constituée de quelques spires et destinée à augmenter au maximum la composante normale du champ magnétique émis dans la zone de la petite boucle. Malheureusement, une telle antenne présenterait une difficulté ergonomique dans la mesure où elle ne fonctionnerait correctement, en présence d'un ticket jetable, que dans la zone de la petite boucle. En outre, la composante normale du champ magnétique créé par la petite boucle à l'intérieur de l'antenne de lecteur est en opposition de phase avec le champ créé par les spires de l'antenne, ce qui a pour conséquence un trou de fonctionnement significatif pour une carte de format ISO lorsqu'elle est en regard de la petite boucle.
Par ailleurs les lecteurs décrits dans l'état de la technique tels que le brevet EP 0.766.200 ou encore le brevet US 4.922.261 ne se préoccupent pas de ce problème mais plutôt du problème posé par le couplage de l'antenne emettrice et de l'antenne réceptrice du lecteur en disposant l'une des deux antennes en deux groupes de spires enroulées dans des sens opposés pour créer une opposition de phase de façon à avoir une mutuelle sur l'autre antenne qui soit nulle. Malheureusement, cette solution ne peut pas servir à résoudre le problème ci-dessus dans la mesure où le champ magnétique résultant n'est pas du tout uniforme sur le lecteur.
Exposé de l'invention C'est pourquoi, le but principal de l'invention est de fournir une antenne de lecteur dans un système d'identification ou d'accès sans contact permettant d'utiliser indifféremment comme objet portable une carte de format ISO aussi bien qu'un ticket jetable. Un autre objet de l'invention est de disposer d'une antenne de lecteur dans un système d'identification ou d'accès sans contact fournissant un champ magnétique à peu près uniforme sur toute la surface du lecteur. L'objet de l'invention est donc une antenne de lecteur dans un système d' identification ou d' accès à une zone d' accès contrôlé comprenant un lecteur destiné à détecter des signaux électromagnétiques de réponse en provenance d'un objet portable sans contact tel qu'une carte de type ISO ou un ticket jetable, les signaux électromagnétiques de réponse étant émis par une antenne située dans l'objet portable en réponse à la réception de signaux électromagnétiques émis par l'antenne de lecteur lorsque le possesseur de l'objet portable présente l'objet portable devant le lecteur. L'antenne comprend n groupes de spires disposés en série dans lesquels chaque groupe de spires k-1 comporte un nombre de spires Nk_ι inférieur au nombre de spires Nk du groupe de spires k avec k variant de 2 à n et est écarté du groupe de spires k par une distance Dk_ι supérieure à une valeur prédéfinie, les spires de tous les groupes étant enroulées dans le même sens.
Description brève des figures Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit en référence aux dessins joints dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement une antenne de lecteur classique à plusieurs spires avec l'indication de la valeur de la composante normale du champ magnétique à différents endroits de l'antenne. Par la suite, l'expression champ magnétique s'appliquera en fait à la composante du champ magnétique normale au plan de l'antenne ; la figure 2 représente une antenne de lecteur selon l'invention composée de deux groupes de spires. la figure 3 représente l'emplacement des brins verticaux des spires d'une antenne de lecteur selon l'invention comportant trois groupes de spires, la figure 4 est un diagramme représentant la valeur du champ magnétique en tout point distant de x d'un fil métallique infiniment long dans lequel circule un courant électrique, les figures 5A, 5B, 5C sont des diagrammes représentant respectivement les valeurs du champ magnétique généré par le groupe de spires extérieur, du champ magnétique généré par le groupe de spires intérieur et le champ magnétique résultant, la figure 6 est un exemple de diagramme représentant le champ magnétique généré par une antenne de lecteur comportant un seul groupe de spires périphérique, la figure 7 est un exemple de diagramme représentant le champ magnétique généré par une antenne de lecteur comportant plusieurs groupes de spires remplissant les conditions de l'invention, et la figure 8 est un exemple de diagramme représentant le champ magnétique généré par une antenne de lecteur comportant plusieurs groupes de spires mais ne remplissant pas les conditions de l'invention.
Description détaillée de l'invention
Comme illustré sur la figure 1, une antenne classique 10 comportant une pluralité de spires 12, 14, 16 fournit un champ magnétique variable selon l'endroit où on se trouve. Ainsi, dans la zone intérieure aux spires, cette valeur est positive alors qu'à l'extérieur des spires, le champ est négatif. Au point milieu entre deux spires et si on fait abstraction du champ magnétique dû aux autres parties des spires, faible du fait qu'il décroît de façon inverse à la distance, le champ magnétique est nul puisque c'est la résultante d'un champ positif dû à un brin de spire et un champ négatif de même valeur absolue dû à l'autre brin de spire . Un champ magnétique variable est un inconvénient majeur pour la génération des signaux électromagnétiques émis par l'antenne. En effet, la surface du lecteur devant lequel est présenté l'objet portable se présente généralement sous la forme d'un carré (ou d'un rectangle) dont le côté mesure de 15cm à 20cm. Si l'antenne est trop au centre de cette surface, il existe alors une zone extérieure aux spires dans laquelle le champ magnétique est négatif. Si par contre les spires de l'antenne se trouvent à la périphérie de la surface du lecteur, le champ magnétique est bien positif sur toute la surface du lecteur (intérieure à l'antenne), mais plus on s'éloigne des spires, plus le champ magnétique, inversement proportionnel à la distance, décroît. Il existe alors une zone morte au centre de la surface. Il n'y aura donc pas suffisamment d'énergie reçue par l'objet portable si ce dernier est présenté devant cette zone. En outre, la solution consistant à augmenter énormément le nombre de spires pour accroître le champ magnétique n'est pas viable dans la mesure où la surface occupée par les spires augmente et donc également les zones où le champ magnétique est nul. La solution qui fait l'objet de l'invention consiste donc à utiliser une antenne formée de n groupes de spires en série, chaque groupe de spires k (k variant de 1 à n-1) étant intérieur au groupe k+1 et l'extrémité de la spire extérieure du groupe k étant connectée à l'extrémité de la spire intérieure du groupe k+1. Le nombre de spires d'un groupe k est inférieur au nombre de spires du groupe k+1. Enfin, les spires de tous les groupes de spires sont enroulées dans le même sens, par exemple dans le sens inverse des aiguilles d'une montre en allant du groupe 1 au groupe n.
Un exemple de réalisation est illustré sous forme de deux groupes sur la figure 2 dans lequel le premier groupe de spires 20 comprend 2 spires carrées et le deuxième groupe
22 comprend 4 spires carrées séparées de l'autre groupe par une distance D.
Si on considère la figure 3 représentant les brins verticaux gauches de trois groupes de spires successifs 40, 42, 44, le champ magnétique généré par le groupe de spires 40 est négatif à l'extérieur, c'est à dire à gauche du groupe 40. Par contre, la présence d'un groupe de spires 42 entourant le groupe de spires 40 permet la génération d'un champ magnétique positif à l'intérieur des spires et en particulier dans l'intervalle entre le groupe 40 et le groupe 42.
De façon générale, le champ magnétique induit par un fil métallique de largeur lm dans lequel passe un courant I a une valeur représentée par la courbe illustrée sur la figure 4. Au milieu du fil métallique, le champ magnétique est nul. Puis il augmente très rapidement pour atteindre une valeur à peu près constante selon l'expression suivante si l'origine des abscisses se trouve au milieu du fil :
Figure imgf000009_0001
Puis la valeur de H décroît en fonction inverse de l'abscisse selon l'expression suivante :
Figure imgf000009_0002
La valeur du champ généré par un groupe de N spires est donc : H= (9 pour x = 0
Figure imgf000010_0001
H= K2 pour x >
2πx
Revenant à la figure 3, la valeur du champ généré par chaque groupe de spires 40 ou 42, dans l'espace séparant les deux groupes peut être représentée respectivement par les courbes illustrées sur les figures 5A et 5B pour lesquelles l'origine des abscisses est prise au point milieu des spires du groupe 42. On notera que le champ (Hi) généré à l'intérieur des spires du groupe 42 (Fig. 5A) est positif alors que le champ (~H2) généré à l'extérieur des spires du groupe 40 (Fig. 5B) est négatif.
La valeur (HR) du champ résultant dans l'espace entre les groupes 40 et 42 est alors la somme algébrique des champs illustrés sur les figures 5A et 5B. La valeur de ce champ illustrée sur la figure 5C est donc :
Comme on le constate, cette valeur du champ résultant est d'abord positive, puis négative à partir d'une distance Di' du groupe de spires 42. Si la différence entre Di et Di' , pour laquelle le champ résultant est négatif, n'est pas très importante et bien inférieure à la plus petite dimension de l'antenne se trouvant sur un ticket jetable, ceci n'a pas une importance primordiale dans la mesure où la valeur du champ moyen reçu par le ticket reste positive et doit être supérieure à une valeur minimale suffisante pour garantir le fonctionnement du ticket. Il est toutefois possible de réduire cette zone à 0 en choisissant la distance Di séparant les deux groupes de spires égale à D] , ce qui permet d'avoir un champ toujours positif dans l'espace entre les deux groupes de spires. Pour ceci, la condition est que la valeur absolue maximale du champ négatif -H2 soit inférieure ou égale à la valeur absolue minimale du champ positif +Hι ; c'est à dire approximativement :
Figure imgf000011_0001
Soit encore :
Figure imgf000011_0002
En première approximation si on admet que les deux coefficients Ki et K2 sont égaux, ont obtient :
lmi étant forcément inférieur à Di, on voit donc que cette inégalité pourra être vérifiée en choisissant des valeurs adéquates de Ni et N2 telles que :
Ni>D,
N! ~ . ou de façon générale entre deux groupes de spires consécutifs k et k-1 (k variant de 2 à n) :
Nk ^ Dk-. >
Nk-, L(k-1)
On doit noter que le champ positif généré par le groupe de spires 42 s'ajoute au champ positif généré par le groupe de spires 40 à l'intérieur des spires, mais de façon moindre dans la mesure où le champ s'affaiblit lorsqu'on s'éloigne des spires 42. De la même façon, un groupe de spires 44 entoure le groupe de spires 42. Le champ magnétique positif généré par le groupe de spires 44 à l'intérieur des spires compense donc le champ magnétique négatif créé par le groupe de spires 42 dans la zone située entre les deux groupes de spires (mais également le champ négatif généré par le groupe 40), ce qui permet de créer un champ positif dans cette zone ou au moins un champ moyen positif si le nombre de spires est suffisamment important. On doit noter que le champ magnétique positif généré par le groupe de spires 44 s'ajoute au champ positif généré par le groupe 42 à l'intérieur des spires 42 et également au champ positif généré par le groupe 40 à l'intérieur des spires 40, mais de plus en plus faiblement étant donnée la distance de plus en plus grande. De façon récurrente, une pluralité de n groupes de spires comportant un nombre de spires de plus en plus important peut être disposée sur le support d' antenne jusqu'à couvrir toute la surface du lecteur destinée à l'antenne. Toutefois, un paramètre détermine le nombre n de groupes de spires de l'antenne, c'est la distance entre les groupes, soit Dl entre le premier et le deuxième groupes, D2 entre le deuxième et le troisième groupes, et ainsi de suite jusqu'à Dn-1 entre les groupes n-1 et n. Cette distance Di (entre les groupes 40 et 42) ou D2 (entre les groupes 42 et 44) doit être optimisée. Elle ne doit pas être trop petite pour éviter l'accumulation des champs magnétiques aux environs du point milieu comme on l'a mentionné précédemment en référence à la figure 1. Mais cette distance ne doit pas être trop importante pour que le champ magnétique positif soit suffisant pour compenser le champ magnétique négatif créé par le groupe de spires précédent à l'extérieur de ses spires .
Il existe un paramètre déterminant qui conditionne également la structure de l'antenne selon l'invention, c'est le fait que le ticket jetable doit recevoir un champ moyen positif en tout point du lecteur et en particulier lorsqu'il se trouve au dessus d'un groupe de spires pour lequel le champ généré est nul. Il faut donc que le plus petit côté de l'antenne du ticket soit plus grand que la largeur de chaque groupe de spires comme illustré sur la figure 3 où la largeur de l'antenne 48 sur le ticket 46 est plus grande que la largeur totale du plus large groupe de spires 44. Sachant que le nombre de spires augmente pour chaque groupe au fur et à mesure que l'on se dirige vers la périphérie de l'antenne, il est donc impératif que la largeur de métal des spires diminue au fur et à mesure que l'on passe d'un groupe à un groupe plus grand pour que la largeur du groupe de spires soit toujours inférieure à la plus petite dimension de l'antenne sur le ticket. Par conséquent, en plus des inégalités suivantes s' appliquant à l'exemple illustré sur la figure 2 :
Ni>Di
N. ~ L.
Figure imgf000013_0001
on doit également vérifier les inégalités :
Toujours en respectant les inégalités énoncées ci- dessus, il est clair que plus on augmente le nombre de spires d'un groupe extérieur, par exemple N3, plus on peut augmenter la distance séparant ce groupe du groupe intérieur immédiat, par exemple D2.
On doit noter que la distance d séparant deux spires dans chaque groupe de spires doit être la plus petite possible, c'est à dire la distance minimale autorisée dans la fabrication des spires. De façon générale, cette distance d est un ordre de grandeur inférieur à la distance D. En d'autres termes, le rapport entre la distance D et la distance d doit être supérieur à un rapport optimal prédéterminé. Par conséquent, si la largeur interspire a une valeur donnée d, cela signifie que la distance D devra être supérieure à une valeur prédédéfinie.
Grâce aux groupes successifs de spires tels que décrit ci-dessus, on peut obtenir un champ suffisant du lecteur aussi bien pour une carte que pour un ticket jetable. En outre, cette disposition permet d'obtenir un champ relativement uniforme sur toute la surface du lecteur qui ne dépasse pas une valeur prédéterminée du champ au-delà des normes applicables aux objets sans contact. Ceci est démontré par les trois exemples suivants illustrés sur les figures 5, 6 et 7 où l'origine des abscisses est située au centre du lecteur et pour lesquels on a considéré que :
- le ticket jetable comporte une antenne de forme carrée de 2cm x 2cm,
- le lecteur a pour dimensions 20cm x 20cm, - le champ minimal à générer pour la carte est de 0,8A/m
- le champ minimal pour le ticket jetable est de 2A/m,
- la valeur du champ à ne pas dépasser est de 7,5A/m,
- le courant circulant dans les spires est de 50MA.
1. Dans le premier cas illustré sur la figure 6, le lecteur dispose d'une antenne simple formée de 4 spires concentriques à la périphérie du lecteur dont la largeur de métal est de 1mm et l' interspire également de 1mm. On constate que le champ maximum est de 15A/m à la périphérie, donc supérieur au seuil admissible. Par contre, vers le centre du lecteur, le champ n'est que de 0,8A/m donc suffisant pour la lecture d'une carte mais insuffisant pour la lecture d'un ticket jetable.
2. Dans le deuxième cas illustré sur la figure 7, l'antenne du lecteur est formée selon l'invention, de trois groupes de spires :
- un premier groupe de 2 spires de dimensions 6cm x 6cm, de largeur de métal 0,3cm et une largeur interspire de 0, 1mm, - un deuxième groupe de 4 spires de dimensions 17cm x 17cm, de largeur de métal 0,3cm et une largeur interspire de 0,1mm,
- un troisième groupe de 6 spires de dimensions 20cm x 20cm, de largeur de métal 1mm et une largeur interspire de 0,1mm. On s'aperçoit que le champ minimal est de 2A/m et donc suffisant pour la lecture d'un ticket jetable ou d'une carte, et que le champ maximal est de 7,5A/m et donc égal au seuil à ne pas dépasser.
3. Dans le troisième cas illustré sur la figure 8, l'antenne du lecteur est similaire à celle du deuxième cas excepté que pour le troisième groupe de spires, la largeur de métal est égale à 0,3cm au lieu de 1mm.
On s'aperçoit que le champ devient négatif dans l'espace situé entre le deuxième groupe et le troisième groupe, ceci étant dû au fait que la largeur de métal n'a pas été diminuée dans le troisième groupe de spires alors que le nombre de spires est plus grand que celui du deuxième groupe.

Claims

REVENDICATIONS
1. Antenne de lecteur dans un système d'identification ou d'accès à une zone d'accès contrôlé comprenant un lecteur destiné à détecter des signaux électromagnétiques de réponse en provenance d'un objet portable sans contact tel qu'une carte de type ISO ou un ticket jetable, lesdits signaux électromagnétiques de réponse étant émis par une antenne située dans l'objet portable en réponse à la réception de signaux électromagnétiques émis par ladite antenne de lecteur lorsque le possesseur de l'objet portable présente ledit objet portable devant ledit lecteur ; ladite antenne étant caractérisée en ce qu'elle comprend n groupes de spires (20, 22, 24) disposés en série dans lesquels chaque groupe de spires k-1 comporte un nombre de spires N_ι inférieur au nombre de spires Nk du groupe de spires k avec k variant de 2 à n et est écarté du groupe de spires k par une distance Dk_ι supérieure à une valeur prédéfinie, les spires de tous les groupes étant enroulées dans le même sens.
2. Antenne de lecteur selon la revendication 1, dans laquelle le nombre n de groupes de spires correspond à un nombre de groupes de spires suffisant pour que l'antenne recouvre toute la surface dudit lecteur devant lequel est présenté ledit objet portable.
3. Antenne de lecteur selon la revendication 2, comportant trois groupes de spires (40, 42, 44.).
4. Antenne de lecteur selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle chacune des dimensions de l'antenne située dans ledit objet portable est supérieure à la largeur des spires constituant n'importe lequel desdits groupes.
5. Antenne de lecteur selon l'une des revendication 1 à 4 dans laquelle l'inégalité suivante est vérifiée ente deux groupes de spires k-1 et k consécutifs (40, 42, 44) où k varie de 2 à n :
Figure imgf000017_0001
Où lm(k-l) est la largeur des fils métalliques composant les spires du groupe k-1.
6. Antenne de lecteur selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle le rapport Dk_χ/d est supérieur à une valeur prédéterminée pour toute valeur de k allant de 2 à n, d étant la valeur prédéfinie de la largeur entre deux spires adjacentes .
7. Antenne de lecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit lecteur a pour dimensions 20cm x 20cm et ledit ticket jetable comporte une antenne (48) de dimensions 2cm x 2cm.
PCT/FR2001/001217 2000-04-21 2001-04-20 Antenne d'un systeme de lecture d'emission/reception sans contact WO2001082411A1 (fr)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020027013836A KR20020090235A (ko) 2000-04-21 2001-04-20 비접촉식 송수신기 시스템 판독기 안테나
IL15217001A IL152170A0 (en) 2000-04-21 2001-04-20 Antenna for contact-free transmission/reception reading system
BR0110197-8A BR0110197A (pt) 2000-04-21 2001-04-20 Antena de leitor em um sistema de identificação ou de acesso a uma zona de acesso controlado
AU2001254891A AU2001254891A1 (en) 2000-04-21 2001-04-20 Antenna for contact-free transmission/reception reading system
EP01928016A EP1290756A1 (fr) 2000-04-21 2001-04-20 Antenne d'un systeme de lecture d'emission/reception sans contact
JP2001579395A JP2003532318A (ja) 2000-04-21 2001-04-20 無接触式送信／受信読取りシステムに関するアンテナ
IL152170A IL152170A (en) 2000-04-21 2002-10-08 Antenna for non-contact read / transfer system
HK03109181A HK1056793A1 (en) 2000-04-21 2003-12-17 Antenna for contact-free transmission/reception reading system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR00/05429 2000-04-21
FR0005429A FR2808127B1 (fr) 2000-04-21 2000-04-21 Antenne de lecteur d'un systeme d'emission/reception sans contact

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001082411A1 true WO2001082411A1 (fr) 2001-11-01

Family

ID=8849693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2001/001217 WO2001082411A1 (fr) 2000-04-21 2001-04-20 Antenne d'un systeme de lecture d'emission/reception sans contact

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP1290756A1 (fr)
JP (1) JP2003532318A (fr)
KR (1) KR20020090235A (fr)
CN (1) CN1224134C (fr)
AU (1) AU2001254891A1 (fr)
BR (1) BR0110197A (fr)
FR (1) FR2808127B1 (fr)
HK (1) HK1056793A1 (fr)
IL (2) IL152170A0 (fr)
TW (1) TW554569B (fr)
WO (1) WO2001082411A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10259305A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-08 Delphi Technologies, Inc., Troy Zugangskontrolleinrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7417599B2 (en) 2004-02-20 2008-08-26 3M Innovative Properties Company Multi-loop antenna for radio frequency identification (RFID) communication
WO2008103870A1 (fr) 2007-02-23 2008-08-28 Newpage Wisconsin System Inc. Étiquette d'identification en papier multifonctionnelle
WO2009101750A1 (fr) * 2008-02-12 2009-08-20 Nec Corporation Antenne cadre et procédé de test d'immunité

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4922261A (en) * 1986-02-06 1990-05-01 Cotag International Ltd. Aerial systems
EP0739050A1 (fr) * 1995-04-22 1996-10-23 Sony Chemicals Corporation Antenne à boucles multiples
EP0766200A2 (fr) * 1995-09-30 1997-04-02 Sony Chemicals Corporation Antenne pour lecteur/enregistreur
EP0768620A2 (fr) * 1995-10-11 1997-04-16 Palomar Technologies Corporation Transpondeur d'identification radio-fréquence et méthode de fabrication

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4922261A (en) * 1986-02-06 1990-05-01 Cotag International Ltd. Aerial systems
EP0739050A1 (fr) * 1995-04-22 1996-10-23 Sony Chemicals Corporation Antenne à boucles multiples
EP0766200A2 (fr) * 1995-09-30 1997-04-02 Sony Chemicals Corporation Antenne pour lecteur/enregistreur
EP0768620A2 (fr) * 1995-10-11 1997-04-16 Palomar Technologies Corporation Transpondeur d'identification radio-fréquence et méthode de fabrication

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10259305A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-08 Delphi Technologies, Inc., Troy Zugangskontrolleinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001254891A1 (en) 2001-11-07
IL152170A (en) 2006-12-31
IL152170A0 (en) 2003-05-29
FR2808127A1 (fr) 2001-10-26
CN1224134C (zh) 2005-10-19
FR2808127B1 (fr) 2003-08-15
EP1290756A1 (fr) 2003-03-12
KR20020090235A (ko) 2002-11-30
TW554569B (en) 2003-09-21
JP2003532318A (ja) 2003-10-28
CN1425210A (zh) 2003-06-18
BR0110197A (pt) 2003-02-11
HK1056793A1 (en) 2004-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2746241C (fr) Circuit d'antenne rfid
EP2174269B1 (fr) Document securise a puce sans contact avec protection des donnees contre des lectures non autorisees
EP2431926B1 (fr) Carte nfc pour dispositif portatif
EP1897170A1 (fr) Entite electronique a antenne magnetique
EP2256663B1 (fr) Activation d'un dispositif sans contact par un dispositif capacitif
FR2833785A1 (fr) Lecteur de circuit integre sans contact comprenant un mode de veille active a faible consommation electrique
EP1883996A2 (fr) Entite electronique a antenne magnetique
EP3001575B1 (fr) Procédé de gestion du fonctionnement d'un objet capable de communiquer sans contact avec un lecteur, dispositif et objet correspondants
FR2738370A1 (fr) Installation pour l'echange d'informations a distance entre un objet portatif passif et une station, objet et station correspondants
WO2013072578A1 (fr) Dispositif de communication radiofréquence dont le fonctionnement est contrôlé par un geste volontaire du porteur
EP1164535B1 (fr) Dispositif de production d'un champ électromagnétique pour transpondeur
FR2967538A1 (fr) Procede pour moduler l'impedance d'un circuit d'antenne
WO2001082411A1 (fr) Antenne d'un systeme de lecture d'emission/reception sans contact
EP3012980B1 (fr) Procédé de gestion du fonctionnement, en particulier de la modulation de charge, d'un objet capable de communiquer sans contact avec un lecteur, dispositif et objet correspondants
EP1043679A1 (fr) Lecteur avec des moyens pour déterminer la distance entre ce lecteur et un transpondeur
EP2577800B1 (fr) Antenne pour dispositif nfc
EP3881237A1 (fr) Dispositif et procédé de détection d'une ouverture ou d'une tentative d'ouverture d'un récipient fermé
FR2992123A1 (fr) Gestion d'energie dans un transpondeur electromagnetique
EP1325535A1 (fr) Antenne d'emission et/ou de reception a coupures
EP3610577B1 (fr) Antenne configurée pour être conformée à une surface transparente, dispositif d'affichage et dispositif de paiement électronique correspondants
WO2006040472A1 (fr) Etiquette sans contact a antenne en y omnidirectionnelle
FR3085551A1 (fr) Protection d'un transpondeur passif soumis a un champ magnetique genere par exemple par un chargeur sans contact
WO2002015116A1 (fr) Antenne de generation d'un champ electromagnetique pour transpondeur
FR2965084A1 (fr) Carte nfc pour dispositif portatif

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 152170

Country of ref document: IL

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020027013836

Country of ref document: KR

ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2001 579395

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 018083447

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001928016

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020027013836

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2001928016

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2001928016

Country of ref document: EP