WO2020099731A1 - Lecteur d'authentification pour ouvrant de véhicule automobile - Google Patents

Lecteur d'authentification pour ouvrant de véhicule automobile Download PDF

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Olivier Gerardiere
Xavier HOURNÉ
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Continental Automotive Technologies GmbH
Continental Automotive France SAS
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    • H03J2200/00—Indexing scheme relating to tuning resonant circuits and selecting resonant circuits
    • H03J2200/10—Tuning of a resonator by means of digitally controlled capacitor bank

Definitions

  • the present invention relates to the field of unlocking the doors of a motor vehicle and relates more particularly to an authentication reader intended to be mounted in a door of a motor vehicle and to an authentication method using such a reader.
  • Near Field Communication (CCP or NFC for “Near Field Communication” in English) is based on short range and high frequency wireless communication technology, for example 13.56 MHz, allowing the exchange of information between peripherals up to a distance of a few centimeters, for example of the order of 5 cm.
  • the reader comprises a so-called “primary” antenna and the device comprises a so-called “secondary” antenna.
  • the reader is configured to periodically transmit, via said primary antenna, an electrical signal in the form of a short duration pulse, for example a few tens of microseconds.
  • the device can be passive or active.
  • a passive device can for example be a card or a badge while an active device can for example be a smartphone or a badge.
  • the presence of the secondary antenna modifies the voltage across the terminals of the primary antenna. This modification is detected by the reader who deduces that a compatible device is nearby, and then proceeds to authenticate said device by obtaining and confirming an identifier stored in a memory area of the device.
  • the authentication reader 1A comprises a microcontroller 10A, a transmitter 20A, an adaptation circuit 30A and a primary antenna L3.
  • the microcontroller 10A controls the transmitter 20A so that it excites the primary antenna L3 via the adaptation circuit 30A.
  • the adaptation circuit 30A makes it possible to optimize the transfer of the electric power generated by the 20A transmitter between the primary antenna L3 (source) and the secondary antenna (load, not shown).
  • the adaptation circuit 30A comprises a first branch, connected on the one hand to the transmitter 20A by a first input terminal E1 and on the other hand to the primary antenna L3 by a first output terminal S1, and a second branch, connected on the one hand to the transmitter 20A by a second input terminal E2 and on the other hand to the primary antenna L3 by a second output terminal S2.
  • the primary antenna L3 is connected between the first output terminal S1 and the second output terminal S2.
  • the first branch includes an inductor L1 and a capacitor C1.
  • a capacitor C2 is connected in parallel with a resistor R1 between the first output terminal S1 and the ground M.
  • a capacitor C3 is connected between the midpoint of the inductor L1 and the capacitor C1 and the ground M.
  • the second branch comprises inductance L2 and capacitance C4.
  • a capacitor C5 is connected in parallel with a resistor R2 between the second output terminal S2 and the ground M.
  • a capacitor C6 is connected between the midpoint of the inductor L2 and the capacitor C4 and the ground M.
  • the inductor L1 and the capacitor C3 forms a first filter of the “LC” type and the inductance L2 and the capacitor C6 form a second filter of the “LC” type.
  • the nature of the authentication devices can however vary significantly depending on their type (passive badge, active smartphone, etc.) and each device has settings specific to its secondary antenna, notably its resonant frequency, its quality factor and its level of coupling with the primary antenna.
  • the modification of the voltage across the terminals of the primary antenna by the device depends on the nature of said device.
  • certain authentication devices will decrease the voltage at the terminals of the primary antenna while others will increase it, in particular according to whether their resonant frequency is lower or higher than the frequency at which the antenna works. primary. It then becomes difficult to design a reader to work with a wide range of authentication devices working at significantly different resonant frequencies.
  • the invention firstly relates to an authentication reader intended to be mounted on a door of a motor vehicle, said reader comprising a microcontroller, at least one transmitter, at least one adaptation circuit and a single antenna called " primary ”characterized by a frequency of work.
  • the reader is remarkable in that the adaptation circuit comprises switching means able to switch said adaptation circuit between a first mode, in which the adaptation circuit makes it possible to adapt the primary antenna to a secondary antenna an authentication device whose resonant frequency is lower than the working frequency, and a second mode in which the adaptation circuit makes it possible to adapt the primary antenna to a secondary antenna of an authentication device whose resonant frequency is higher than the working frequency.
  • the invention thus advantageously allows the reader to adapt its primary antenna both to secondary antennas whose resonant frequencies are lower than the working frequency than to secondary antennas whose resonant frequencies are higher than the working frequency , thus enabling authentication of a wide range of devices.
  • the adaptation circuit comprises a first branch connected on the one hand to the transmitter by a first input terminal and on the other hand to the primary antenna by an output terminal and comprising a first capacitance , the primary antenna being connected on the other hand to earth, the adaptation circuit further comprising a second capacitor connected on the one hand to the output terminal and on the other hand to earth, and a second branch connected on the one hand to the transmitter by a second input terminal and on the other hand to the primary antenna at the output terminal and comprising a first capacitor, the adaptation circuit further comprising a second capacitor connected to on the one hand to the output terminal and on the other to earth, and in which the switching means are in the form of a switching branch connected in parallel with the primary antenna and comprising a switching capacitor connected in series with an in breaker.
  • the switch is controlled by the microcontroller or by the transmitter.
  • the first branch further comprises an inductor, connected between the first input terminal and the first capacitor, and a third capacitor, connected between the midpoint of said inductor and of the first capacitor and the ground.
  • the second branch further comprises an inductor, connected between the second input terminal and the first capacitor, and a third capacitance, connected between the midpoint of said inductor and of the first capacitor and ground.
  • the adaptation circuit further comprises a resistor connected in parallel with the primary antenna between the output terminal and the ground.
  • the switching means comprise a first switch and a second switch and in which the adaptation circuit comprises a branch connected on the one hand to the transmitter by an input terminal and on the other hand to the primary antenna by an output terminal, said branch comprising the first switch, a first capacitor and the second switch, the first switch being connected to the input terminal and being able to switch between a first connection point to the first capacitor and a second ground connection point, the adaptation circuit comprising a second capacity and a third capacity, the second switch being connected on the one hand to the output terminal and being able to switch between a first connection point located at the midpoint between the first capacity and the second capacity and a second connection point located at the midpoint between the second capacity and the third capacity, the third capacity is also connected to ground, the primary antenna being connected between the output terminal and ground.
  • the first switch and the second switch are controlled by the microcontroller or by the transmitter.
  • the branch further comprises an inductor, connected between the input terminal and the first switch, a fourth capacitance, connected between the first connection point and the second connection point of the first switch, and a fifth capacitance, connected between the second connection point of the first switch and the ground.
  • the reader also comprises a resistor connected in parallel with the primary antenna, between the output terminal and the ground.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising at least one opening, said opening comprising an authentication reader as presented above.
  • the invention also relates to an authentication system for locking or unlocking at least one door of a motor vehicle, said system comprising at least one authentication device and a motor vehicle as presented above.
  • the invention relates to a method of authenticating a device by a reader mounted in a window of a motor vehicle, said reader comprising a microcontroller, at least one transmitter, at least one adaptation circuit and a single so-called “primary” antenna characterized by a working frequency, said method, implemented by said reader, being characterized in that it alternately comprises the steps of adaptation, by the adaptation circuit, of the primary antenna to a secondary antenna of a device whose resonant frequency is lower than the working frequency, and of adaptation, by the adaptation circuit, of the primary antenna to a secondary antenna of a device whose resonant frequency is greater than the frequency of work.
  • Figure 1 schematically illustrates an embodiment of a reader of the prior art.
  • FIG. 2 schematically illustrates an embodiment of the system according to the invention.
  • FIG. 3 schematically illustrates a first embodiment of the reader according to the invention.
  • FIG. 4 schematically illustrates a second embodiment of the reader according to the invention.
  • FIG. 5 schematically illustrates an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 6 schematically illustrates a first mode of operation of the reader of FIG. 4.
  • FIG. 7 schematically illustrates a second mode of operation of the reader of FIG. 4.
  • FIG. 2 A diagram 0 of near field communication authentication system according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 2.
  • the system 0 comprises a first authentication device 2-1, for example a passive near-field communication badge, and a second authentication device 2-2, for example an active near-field communication smartphone .
  • System 0 also includes an authentication reader 1 B-1, 1 B-2 mounted in a window of a motor vehicle (not shown), for example in a door or a trunk, in particular in a door handle.
  • the reader 1 B-1, 1 B-2 comprises a microcontroller 10B, a transmitter 20B, an adaptation circuit 30B-1, 30B-2 and a single antenna called "primary" (L4 ) characterized by a working frequency, for example 13.56 MHz.
  • L4 primary
  • the microcontroller 10B and the transmitter 20B can be separate physical entities or be implemented by the same physical entity.
  • the adaptation circuit 30B-1, 30B-2 comprises switching means able to switch said adaptation circuit 30B-1, 30B-2 between a first mode, in which the adaptation circuit 30B-1, 30B -2 makes it possible to adapt the primary antenna L4 to a secondary antenna of an authentication device 2-1, 2-2 whose resonant frequency is lower than the working frequency, and a second mode, in which the adaptation circuit 30B-1, 30B-2 makes it possible to adapt the primary antenna L4 to a secondary antenna of an authentication device 2-1, 2-2 whose resonant frequency is greater than the working frequency .
  • the adaptation circuit 30B-1 comprises a first branch B1 and a second branch B2.
  • the first branch B1 is connected on the one hand to the transmitter 20B by a first input terminal E1 1 and on the other hand to the primary antenna L4 by an output terminal S11.
  • the second branch B2 is connected on the one hand to the transmitter 20B by a second input terminal E21 and on the other hand to the primary antenna L4 at the level of the output terminal S11.
  • the primary antenna L4 is connected between the output terminal S11 and the ground M.
  • the first branch B1 firstly comprises an inductor L5 connected on the one hand to the first input terminal E11 and on the other hand to a first capacitor C7, the first capacitor C7 being connected on the other hand to the terminal of output S1 1.
  • a second capacitor C8 is connected between the output terminal S11 and the ground M.
  • a third capacitor C9 is connected between the midpoint of the inductor L5 and the first capacitor C7 and the ground M.
  • the inductor L5 and the third capacity C9 advantageously constitute an LC filter making it possible to reject low and high frequency signals.
  • the second branch B2 comprises first of all an inductor L6 connected on the one hand to the second input terminal E21 and on the other hand to a first capacitor C10, the first capacitor C10 being connected on the other hand to the terminal of output S1 1.
  • a second capacitor C11 is connected between the output terminal S11 and the ground M.
  • a third capacitor C12 is connected between the midpoint of the inductor L6 and the first capacitor C10 and the ground M.
  • the inductor L6 and the third capacitor C12 advantageously constitute an LC filter making it possible to reject the low and high frequency signals.
  • the adaptation circuit 30B-1 further comprises a resistor R3 connected between the output terminal S1 1 and the ground M, that is to say connected in parallel with the primary antenna L4. This resistance R3 makes it possible to adjust the quality factor of the primary antenna L4.
  • the switching means are in the form of a switching branch connected in parallel to the primary antenna L4 (and therefore also of the resistor R3) and comprising a switching capacitor C13 connected in series with a two-position M1 switch (open or closed).
  • the switch M1 is a MOSFET type transistor but any other suitable type of switch could be used.
  • One of the microcontroller 10B or the transmitter 20B is configured to control the switch M1 periodically, for example every 200 ms.
  • the values of the components of the adaptation circuit 30B-1, in particular of the capacitors C7, C8, C10 and C11, are chosen so that the primary antenna L4 is adapted with a secondary antenna whose resonant frequency is lower than the frequency when the switch M1 is in one position and adapted with a secondary antenna whose resonant frequency is greater than the working frequency of the primary antenna L4 when the switch M1 is in its other position (for example the switch M1 is closed, when the input terminal E1 1 is active).
  • the switching means comprise a first two-position switch 11 and a second two-position switch I2, for example of the MOSFET type.
  • the first switch 11 is able to switch between a first connection point P1 and a second connection point P2.
  • the second switch I2 is able to switch between a first connection point P3 and a second connection point P4.
  • One of the microcontroller 10B or the transmitter 20B is configured to control the first switch 11 and the second switch I2 simultaneously and periodically, for example every 200 ms.
  • the adaptation circuit 30B-2 is connected on the one hand to the transmitter 20B at an input terminal E12 and on the other hand to the primary antenna L4 at an output terminal S12.
  • the adaptation circuit 30B-2 firstly comprises an inductor L7 connected on the one hand to the input terminal E12 and on the other hand to the first switch 11.
  • the first connection point P1 of the first switch 11 is connected to a first capacitor C16 which is connected on the other hand to the first connection point P3 of the second switch I2.
  • the adapter circuit 30B-2 includes a second capacitor C17 and a third capacitor C18.
  • the second capacitor C17 is connected on the one hand to the first capacitor C16, at the first connection point P3 of the second switch I2, and on the other hand to the third capacitance C18, at the level of the second connection point P4 of the second switch I2, the third capacitor C18 being also connected to ground M.
  • the adaptation circuit 30B-2 further comprises a fourth capacitor C19, connected between the first connection point P1 and the second connection point P2 of the first switch 11, and a fifth capacitor C20, connected between the second connection point P2 of the first switch 11 and the earth M.
  • the inductor L7, the fourth capacitor C19 and the fifth capacitor C20 advantageously constitute an LC filter making it possible to reject the low and high frequency signals.
  • the adaptation circuit 30B-2 further comprises a resistor R4 connected between the output terminal S12 and the ground M, that is to say connected in parallel with the primary antenna L4. This resistor R4 makes it possible to reject low and high frequency signals.
  • the values of the components of the adaptation circuit 30B-2, in particular of the capacitors C16, C17 and C18, are chosen so that the primary antenna L4 is adapted with a secondary antenna whose resonant frequency is lower than the working frequency when the first switch 11 and the second switch I2 are in a first configuration and adapted with a secondary antenna whose resonant frequency is greater than the working frequency of the primary antenna L4 when the first switch 11 and the second switch I2 are in a second configuration as will be described below.
  • the implementation of the invention consists in that the microcontroller 10B controls the transmitter 20B so that it generates at least one electric current in the adaptation circuit 30B-1, 30B-2 allowing the primary antenna L4 to send alternately a first electrical signal to the secondary antenna of an authentication device 2-1, 2-2 in a step E1 during which the adaptation circuit 30B-1, 30B-2 operates in a first mode, and, a second electrical signal intended for the secondary antenna of a device 2-1, 2-2 for authentication in a step E2 during which the circuit of adaptation 30B-1, 30B-2 operates in a second mode, the first mode and the second mode being defined by the position of the switching means.
  • the microcontroller 10B or the transmitter 20B controls the switch M1 so that it is alternately open or closed from so that the adaptation circuit 30B-1 alternately allows the primary antenna L4 to be adapted with two types of secondary antennas as explained above.
  • the microcontroller 10B or the transmitter 20B controls the first switch 11 and the second switch I2 simultaneously and periodically so that the adaptation circuit 30B-2 operates alternately in a first mode or in a second mode.
  • the first mode is defined by the position of the first switch 11 for which the inductance L7 is connected to the first capacitor C16 and by the position of the second switch I2 for which the midpoint P1 of the second capacitor C17 and of the third capacitor C18 (ie corresponding to the second point P4 of connection of the second switch I2) is connected to the output terminal S12.
  • the adaptation circuit 30B-2 comprises:
  • the LC filter consisting of the inductor L7 and a branch where the fourth capacitor C19 and the fifth capacitor C20 are in series and connected to ground M, the first capacitor C16 and the second capacitor C17 connected in series on the one hand to the inductor L7 (via the first switch 11 and the point P1) and on the other hand to the output terminal S12 (via the second switch I2 and point P4),
  • the third capacitor C18, the resistor R4 and the primary antenna L4 all three connected in parallel between the output terminal S12 and the ground M.
  • the second mode is defined by the position of the first switch 11 for which the inductor L7 is connected to the midpoint P2 between the fourth capacitor C19 and the fifth capacitor C20 and by the position of the second switch I2 for which the midpoint of the first capacitor C16 and the second capacitor C17 (ie corresponding to the second connection point P3 of the second switch I2) is connected to the output terminal S12.
  • the adaptation circuit 30B-2 comprises:
  • the fourth capacitor C19 and the first capacitor C16 connected in series on the one hand to the inductor L7 (via the first switch 11 and the point P2) and on the other hand to the output terminal S12 (via the second switch I2 and point P3),
  • the alternating use of the two modes advantageously makes it possible to adapt the primary antenna L4 alternately with a secondary antenna of device 2-1, 2-2 operating at a resonant frequency lower than the working frequency of the primary antenna L4 and with a secondary device antenna 2-1, 2-2 operating at a resonant frequency higher than the working frequency of the primary antenna L4.
  • the switching frequency between the first mode and the second mode is chosen so as to allow rapid detection of one or the other type of device 2-1, 2-2 (the switching can for example be carried out several times by second).

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Abstract

La présente invention a pour objet un lecteur (1B-1) d'authentification destiné à être monté sur un ouvrant de véhicule automobile, ledit lecteur (1B-1) comprenant un microcontrôleur (10B), au moins un transmetteur (20B), au moins un circuit d'adaptation (30B-1) et une unique antenne dite « primaire » (L4) caractérisée par une fréquence de travail. Le circuit d'adaptation (30B-1) comprend des moyens de commutation (M1) aptes à faire basculer ledit circuit d'adaptation (30B-1) entre un premier mode, dans lequel le circuit d'adaptation (30B-1) permet d'adapter l'antenne primaire (L4) à une antenne secondaire d'un dispositif d'authentification dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail, et un deuxième mode, dans lequel le circuit d'adaptation (30B-1) permet d'adapter l'antenne primaire (L4) à une antenne secondaire d'un dispositif d'authentification dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail.

Description

Lecteur d’authentification pour ouyrant de véhicule automobile
La présente invention se rapporte au domaine du déverrouillage des ouvrants d’un véhicule automobile et concerne plus particulièrement un lecteur d’authentification destiné à être monté dans un ouvrant d’un véhicule automobile ainsi qu’un procédé d’authentification utilisant un tel lecteur.
De nos jours, il est connu de monter un lecteur de communication en champ proche dans un ouvrant de véhicule automobile, par exemple au niveau d’une poignée de porte, afin de permettre l’authentification d’un usager à l’aide d’un dispositif et le déverrouillage dudit ouvrant.
La communication en champ proche (CCP ou NFC pour « Near Field Communication » en langue anglaise) est basée sur une technologie de communication sans fil à courte portée et à haute fréquence, par exemple 13,56 MHz, permettant l'échange d'informations entre des périphériques jusqu'à une distance de quelques centimètres, par exemple de l’ordre de 5 cm.
En pratique, lorsque l’usager d’un véhicule souhaite en déverrouiller les ouvrants, il place tout d’abord son dispositif d’authentification à proximité du lecteur. Le lecteur détecte alors la présence du dispositif puis procède à son authentification et déverrouille l’ou ou l’ensemble des ouvrants du véhicule lorsque l’authentification est réussie.
Dans une solution connue, le lecteur comprend une antenne dite « primaire » et le dispositif comprend une antenne dite « secondaire ». Le lecteur est configuré pour émettre périodiquement, via ladite antenne primaire, un signal électrique se présentant sous la forme d’une impulsion de faible durée, par exemple quelques dizaines de microsecondes. Le dispositif peut être passif ou actif. Un dispositif passif peut par exemple être une carte ou un badge tandis qu’un dispositif actif peut par exemple être un smartphone ou un badge.
Lorsque le dispositif s’approche suffisamment près du lecteur, par exemple à moins de 10 cm, la présence de l’antenne secondaire modifie la tension aux bornes de l’antenne primaire. Cette modification est détectée par le lecteur qui en déduit qu’un dispositif compatible est à proximité, et procède alors à l’authentification dudit dispositif en obtenant et confirmant un identifiant stocké dans une zone mémoire du dispositif.
On a représenté schématiquement à la figure 1 une solution connue de lecteur d’authentification 1A. Dans cette solution, le lecteur d’authentification 1A comprend un microcontrôleur 10A, un transmetteur 20A, un circuit d’adaptation 30A et une antenne primaire L3. Le microcontrôleur 10A contrôle le transmetteur 20A afin qu’il excite l’antenne primaire L3 par l’intermédiaire du circuit d’adaptation 30A. Le circuit d’adaptation 30A permet d'optimiser le transfert de la puissance électrique générée par le transmetteur 20A entre l’antenne primaire L3 (source) et l’antenne secondaire (charge, non représentée).
A cette fin, le circuit d’adaptation 30A comprend une première branche, reliée d’une part au transmetteur 20A par une première borne d’entrée E1 et d’autre part à l’antenne primaire L3 par une première borne de sortie S1 , et une deuxième branche, reliée d’une part au transmetteur 20A par une deuxième borne d’entrée E2 et d’autre part à l’antenne primaire L3 par une deuxième borne de sortie S2. L’antenne primaire L3 est connectée entre la première borne de sortie S1 et la deuxième borne de sortie S2. La première branche comprend une inductance L1 et une capacité C1. Une capacité C2 est connectée en parallèle avec une résistance R1 entre la première borne de sortie S1 et la masse M. Une capacité C3 est connectée entre le point milieu de l’inductance L1 et la capacité C1 et la masse M. La deuxième branche comprend une inductance L2 et une capacité C4. Une capacité C5 est connectée en parallèle avec une résistance R2 entre la deuxième borne de sortie S2 et la masse M. Une capacité C6 est connectée entre le point milieu de l’inductance L2 et la capacité C4 et la masse M. L’inductance L1 et la capacité C3 forment un premier filtre de type « LC » et l’inductance L2 et la capacité C6 forment un deuxième filtre de type « LC ».
Par exemple :
L1 = L2 = 220 nH
C3 = C6 = 1 nF
C1 = C4 = 128 pF
C2 = C5 = 47 pF
R1 = R2 = 5.1 kQ
L3 = 1.7 mH
La nature des dispositifs d’authentification peut toutefois varier significativement selon leur type (badge passif, smartphone actif...) et chaque dispositif possède des réglages propres à son antenne secondaire, notamment sa fréquence de résonnance, son facteur de qualité et son niveau de couplage avec l’antenne primaire. Ainsi, la modification de la tension aux bornes de l’antenne primaire par le dispositif dépend de la nature dudit dispositif. En particulier, certains dispositifs d’authentification vont faire diminuer la tension aux bornes de l’antenne primaire tandis que d’autres vont l’augmenter, notamment selon que leur fréquence de résonnance est inférieure ou supérieure à la fréquence à laquelle travaille l’antenne primaire. Il devient alors difficile de concevoir un lecteur pour qu’il fonctionne avec une grande gamme de dispositifs d’authentification travaillant à des fréquences de résonance significativement différentes.
Il existe donc un besoin pour une solution simple et efficace de lecteur fonctionnant avec une grande variété de dispositifs d’authentification. L’invention a tout d’abord pour objet un lecteur d’authentification destiné à être monté sur un ouvrant de véhicule automobile, ledit lecteur comprenant un microcontrôleur, au moins un transmetteur, au moins un circuit d’adaptation et une unique antenne dite « primaire » caractérisée par une fréquence de travail. Le lecteur est remarquable en ce que le circuit d’adaptation comprend des moyens de commutation aptes à faire basculer ledit circuit d’adaptation entre un premier mode, dans lequel le circuit d’adaptation permet d’adapter l’antenne primaire à une antenne secondaire d’un dispositif d’authentification dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail, et un deuxième mode dans lequel le circuit d’adaptation permet d’adapter l’antenne primaire à une antenne secondaire d’un dispositif d’authentification dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail.
L’invention permet ainsi avantageusement au lecteur d’adapter son antenne primaire aussi bien à des antennes secondaires dont les fréquences de résonance sont inférieures à la fréquence de travail qu’à des antennes secondaires dont les fréquences de résonance sont supérieures à la fréquence de travail, permettant ainsi de réaliser l’authentification d’une large gamme de dispositifs.
Dans une première forme de réalisation, le circuit d’adaptation comprend une première branche reliée d’une part au transmetteur par une première borne d’entrée et d’autre part à l’antenne primaire par une borne de sortie et comprenant une première capacité, l’antenne primaire étant connectée d’autre part à la masse, le circuit d’adaptation comprenant en outre une deuxième capacité connectée d’une part à la borne de sortie et d’autre part à la masse, et une deuxième branche reliée d’une part au transmetteur par une deuxième borne d’entrée et d’autre part à l’antenne primaire au niveau de la borne de sortie et comprenant une première capacité, le circuit d’adaptation comprenant en outre une deuxième capacité connectée d’une part à la borne de sortie et d’autre part à la masse, et dans lequel les moyens de commutation se présentent sous la forme d’une branche de commutation connectée en parallèle de l’antenne primaire et comprenant une capacité de commutation connectée en série avec un interrupteur.
De préférence, l’interrupteur est commandé par le microcontrôleur ou par le transmetteur.
Avantageusement, la première branche comprend en outre une inductance, connectée entre la première borne d’entrée et la première capacité, et une troisième capacité, connectée entre le point milieu de ladite inductance et de la première capacité et la masse.
Avantageusement encore, la deuxième branche comprend en outre une inductance, connectée entre la deuxième borne d’entrée et la première capacité, et une troisième capacité, connectée entre le point milieu de ladite inductance et de la première capacité et la masse.
De manière préférée, le circuit d’adaptation comprend en outre une résistance connectée en parallèle de l’antenne primaire entre la borne de sortie et la masse.
Dans une deuxième forme de réalisation, les moyens de commutation comprennent un premier interrupteur et un deuxième interrupteur et dans lequel le circuit d’adaptation comprend une branche reliée d’une part au transmetteur par une borne d’entrée et d’autre part à l’antenne primaire par une borne de sortie, ladite branche comprenant le premier interrupteur, une première capacité et le deuxième interrupteur, le premier interrupteur étant connecté à la borne d’entrée et étant apte à commuter entre un premier point de connexion à la première capacité et un deuxième point de connexion à la masse, le circuit d’adaptation comprenant une deuxième capacité et une troisième capacité, le deuxième interrupteur étant connecté d’une part à la borne de sortie et étant apte à commuter entre un premier point de connexion situé au point milieu entre la première capacité et la deuxième capacité et une deuxième point de connexion situé au point milieu entre la deuxième capacité et la troisième capacité, la troisième capacité étant par ailleurs connectée à la masse, l’antenne primaire étant connectée entre la borne de sortie et la masse.
De préférence, le premier interrupteur et le deuxième interrupteur sont commandés par le microcontrôleur ou par le transmetteur.
Avantageusement, la branche comprend en outre une inductance, connectée entre la borne d’entrée et le premier interrupteur, une quatrième capacité, connectée entre le premier point de connexion et le deuxième point de connexion du premier interrupteur, et une cinquième capacité, connectée entre le deuxième point de connexion du premier interrupteur et la masse.
Avantageusement encore, le lecteur comprend en outre une résistance connectée en parallèle de l’antenne primaire, entre la borne de sortie et la masse.
L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant au moins un ouvrant, ledit ouvrant comprenant un lecteur d’authentification tel que présenté précédemment.
L’invention concerne également un système d’authentification pour le verrouillage ou le déverrouillage d’au moins un ouvrant d’un véhicule automobile, ledit système comprenant au moins un dispositif d’authentification et un véhicule automobile tel que présenté précédemment.
L’invention concerne enfin un procédé d’authentification d’un dispositif par un lecteur monté dans un ouvrant d’un véhicule automobile, ledit lecteur comprenant un microcontrôleur, au moins un transmetteur, au moins un circuit d’adaptation et une unique antenne dite « primaire » caractérisée par une fréquence de travail, ledit procédé, mis en oeuvre par ledit lecteur, étant caractérisé en ce qu’il comprend alternativement les étapes d’adaptation, par le circuit d’adaptation, de l’antenne primaire à une antenne secondaire d’un dispositif dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail, et d’adaptation, par le circuit d’adaptation, de l’antenne primaire à une antenne secondaire d’un dispositif dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d’exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
La figure 1 illustre schématiquement une forme de réalisation d’un lecteur de l’art antérieur.
La figure 2 illustre schématiquement une forme de réalisation du système selon l’invention.
La figure 3 illustre schématiquement une première forme de réalisation du lecteur selon l’invention.
La figure 4 illustre schématiquement une deuxième forme de réalisation du lecteur selon l’invention.
La figure 5 illustre schématiquement un mode de réalisation du procédé selon l’invention.
La figure 6 illustre schématiquement un premier mode de fonctionnement du lecteur de la figure 4.
La figure 7 illustre schématiquement un deuxième mode de fonctionnement du lecteur de la figure 4.
On a représenté schématiquement à la figure 2 un système 0 d’authentification par communication en champ proche selon l’invention.
Dans cet exemple, le système 0 comprend un premier dispositif 2-1 d’authentification, par exemple un badge passif de communication en champ proche, et un deuxième dispositif 2-2 d’authentification, par exemple un smartphone actif de communication en champ proche. Le système 0 comprend également un lecteur 1 B- 1 , 1 B-2 d’authentification monté dans un ouvrant d’un véhicule automobile (non représenté), par exemple dans une portière ou un coffre, notamment dans une poignée de portière.
En référence aux figures 3 et 4, le lecteur 1 B-1 , 1 B-2 comprend un microcontrôleur 10B, un transmetteur 20B, un circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 et une unique antenne dite « primaire » (L4) caractérisée par une fréquence de travail, par exemple 13,56 MHz. On notera que le microcontrôleur 10B et le transmetteur 20B peuvent être des entités physiques distinctes ou être mise en oeuvre par la même entité physique.
Le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 comprend des moyens de commutation aptes à faire basculer ledit circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 entre un premier mode, dans lequel le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 permet d’adapter l’antenne primaire L4 à une antenne secondaire d’un dispositif 2-1 , 2-2 d’authentification dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail, et un deuxième mode, dans lequel le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 permet d’adapter l’antenne primaire L4 à une antenne secondaire d’un dispositif 2-1 , 2-2 d’authentification dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail.
On a représenté schématiquement aux figures 3 et 4 deux formes de réalisation du lecteur 1 B-1 , 1 B-2 d’authentification selon l’invention.
Tout d’abord, dans la première forme de réalisation illustrée à la figure 3, le circuit d’adaptation 30B-1 comprend une première branche B1 et une deuxième branche B2. La première branche B1 est reliée d’une part au transmetteur 20B par une première borne d’entrée E1 1 et d’autre part à l’antenne primaire L4 par une borne de sortie S11.La deuxième branche B2 est reliée d’une part au transmetteur 20B par une deuxième borne d’entrée E21 et d’autre part à l’antenne primaire L4 au niveau de la borne de sortie S11. L’antenne primaire L4 est connectée entre la borne de sortie S11 et la masse M.
La première branche B1 comprend tout d’abord une inductance L5 connectée d’une part à la première borne d’entrée E11 et d’autre part à une première capacité C7, la première capacité C7 étant connectée d’autre part à la borne de sortie S1 1. Une deuxième capacité C8 est connectée entre la borne de sortie S11 et la masse M. Une troisième capacité C9 est connectée entre le point milieu de l’inductance L5 et la première capacité C7 et la masse M. L’inductance L5 et la troisième capacité C9 (optionnelles) constituent avantageusement un filtre LC permettant de rejeter les signaux basses et hautes fréquences.
La deuxième branche B2 comprend tout d’abord une inductance L6 connectée d’une part à la deuxième borne d’entrée E21 et d’autre part à une première capacité C10, la première capacité C10 étant connectée d’autre part à la borne de sortie S1 1. Une deuxième capacité C11 est connectée entre la borne de sortie S11 et la masse M. Une troisième capacité C12 est connectée entre le point milieu de l’inductance L6 et la première capacité C10 et la masse M. L’inductance L6 et la troisième capacité C12 (optionnelles) constituent avantageusement un filtre LC permettant de rejeter les signaux basses et hautes fréquences.
Dans cet exemple, le circuit d’adaptation 30B-1 comprend en outre une résistance R3 connectée entre la borne de sortie S1 1 et la masse M, c’est-à-dire connectée en parallèle de l’antenne primaire L4. Cette résistance R3 permet de régler le facteur de qualité de l’antenne primaire L4.
Dans cette première forme de réalisation, les moyens de commutation se présentent sous la forme d’une branche de commutation connectée en parallèle de l’antenne primaire L4 (et donc également de la résistance R3) et comprenant une capacité de commutation C13 connectée en série avec un interrupteur M1 bi-position (ouvert ou fermé). Dans cet exemple, l’interrupteur M1 est un transistor de type MOSFET mais tout autre type d’interrupteur adapté pourrait être utilisé. L’un du microcontrôleur 10B ou du transmetteur 20B est configuré pour commander l’interrupteur M1 de manière périodique, par exemple toutes les 200 ms.
Les valeurs des composants du circuit d’adaptation 30B-1 , notamment des capacités C7, C8, C10 et C11 , sont choisies de sorte que l’antenne primaire L4 soit adaptée avec une antenne secondaire dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail lorsque l’interrupteur M1 est dans une position et adaptée avec une antenne secondaire dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail de l’antenne primaire L4 lorsque l’interrupteur M1 est dans son autre position (par exemple l’interrupteur M1 est fermé, lorsque la borne d’entrée E1 1 est active).
Par exemple :
L4 = 1 mH
L5 = 220 nH
L6 = 1.5 mH
C7 = 36 pF
C8 = 9 pF
C9 = 100 pF
C10 = 22 pF
C11 = 76 pF
C12 = 100 pF
C13 = 12 pF
R3= 2 kQ
Dans la deuxième forme de réalisation illustrée à la figure 4, les moyens de commutation comprennent un premier interrupteur 11 bi-position et un deuxième interrupteur I2 bi-position, par exemple de type transistor MOSFET.
Le premier interrupteur 11 est apte à commuter entre un premier point P1 de connexion et un deuxième point P2 de connexion.
De même, le deuxième interrupteur I2 est apte à commuter entre un premier point P3 de connexion et un deuxième point P4 de connexion.
L’un du microcontrôleur 10B ou du transmetteur 20B est configuré pour commander le premier interrupteur 11 et le deuxième interrupteur I2 simultanément et de manière périodique, par exemple toutes les 200 ms. Le circuit d’adaptation 30B-2 est connecté d’une part au transmetteur 20B au niveau d’une borne d’entrée E12 et d’autre part à l’antenne primaire L4 au niveau d’une borne de sortie S12.
Le circuit d’adaptation 30B-2 comprend tout d’abord une inductance L7 connectée d’une part à la borne d’entrée E12 et d’autre part au premier interrupteur 11.
Le premier point P1 de connexion du premier interrupteur 11 est relié à une première capacité C16 qui est connectée d’autre part au premier point P3 de connexion du deuxième interrupteur I2.
Le circuit d’adaptation 30B-2 comprend une deuxième capacité C17 et une troisième capacité C18. La deuxième capacité C17 est connectée d’une part à la première capacité C16, au niveau du premier point P3 de connexion du deuxième interrupteur I2, et d’autre part à la troisième capacité C18, au niveau du deuxième point P4 de connexion du deuxième interrupteur I2, la troisième capacité C18 étant connectée par ailleurs à la masse M.
Le circuit d’adaptation 30B-2 comprend en outre une quatrième capacité C19, connectée entre le premier point P1 de connexion et le deuxième point P2 de connexion du premier interrupteur 11 , et une cinquième capacité C20, connectée entre le deuxième point P2 de connexion du premier interrupteur 11 et la masse M.
L’inductance L7, la quatrième capacité C19 et la cinquième capacité C20 (optionnelles) constituent avantageusement un filtre LC permettant de rejeter les signaux basses et hautes fréquences.
Dans cet exemple, le circuit d’adaptation 30B-2 comprend en outre une résistance R4 connectée entre la borne de sortie S12 et la masse M, c’est-à-dire connectée en parallèle de l’antenne primaire L4. Cette résistance R4 permet de rejeter les signaux basses et hautes fréquences.
Les valeurs des composants du circuit d’adaptation 30B-2, notamment des capacités C16, C17 et C18, sont choisies de sorte que l’antenne primaire L4 soit adaptée avec une antenne secondaire dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail lorsque le premier interrupteur 11 et le deuxième interrupteur I2 sont dans une première configuration et adaptée avec une antenne secondaire dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail de l’antenne primaire L4 lorsque le premier interrupteur 11 et le deuxième interrupteur I2 sont dans une deuxième configuration comme cela sera décrit ci-après.
Par exemple :
Les capacités C19 en série avec C20 présentent une capacité équivalente de
180 pF
Les capacités C16 en série avec C17 présentent une capacité équivalente de
74 pF
C18 = 258 pF C20 = 1 nF
Les capacités C19 en série avec C16 présentent une capacité équivalente de 234 pF
Les capacités C17 en série avec C18 présentent une capacité équivalente de 153 pF
R4 = 3.3 KW
L4 = 0.78 mH
L7 = 220 nH
L’invention va maintenant être décrite dans sa mise en oeuvre en référence aux figures 5 à 7.
En référence tout d’abord à la figure 5, la mise en oeuvre de l’invention consiste à ce que le microcontrôleur 10B commande le transmetteur 20B pour qu’il génère au moins un courant électrique dans le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 permettant à l’antenne primaire L4 d’émettre alternativement un premier signal électrique à destination de l’antenne secondaire d’un dispositif 2-1 , 2-2 d’authentification dans une étape E1 pendant laquelle le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 fonctionne dans une premier mode, et, un deuxième signal électrique à destination de l’antenne secondaire d’un dispositif 2-1 , 2-2 d’authentification dans une étape E2 pendant laquelle le circuit d’adaptation 30B-1 , 30B-2 fonctionne dans un deuxième mode, le premier mode et le deuxième mode étant définis par la position des moyens de commutation.
Dans un premier mode de mise en oeuvre relatif à la première forme de réalisation du lecteur 1 B-1 (cf. figure 3), le microcontrôleur 10B ou le transmetteur 20B commande l’interrupteur M1 pour qu’il soit alternativement ouvert ou fermé de manière à ce que le circuit d’adaptation 30B-1 permette alternativement d’adapter l’antenne primaire L4 avec deux types d’antennes secondaires comme expliqué ci-avant.
Dans un deuxième mode de mise en oeuvre relatif à la deuxième forme de réalisation du lecteur 1 B-2 (cf. figure 4), le microcontrôleur 10B ou le transmetteur 20B commande le premier interrupteur 11 et le deuxième interrupteur I2 simultanément et de manière périodique pour que le circuit d’adaptation 30B-2 fonctionne alternativement dans un premier mode ou dans un deuxième mode.
En référence à la figure 6 qui illustre le fonctionnement du circuit de la deuxième forme de réalisation du lecteur 1 B-2, le premier mode est défini par la position du premier interrupteur 11 pour laquelle l’inductance L7 est reliée à la première capacité C16 et par la position du deuxième interrupteur I2 pour laquelle le point milieu P1 de la deuxième capacité C17 et de la troisième capacité C18 (i.e. correspondant au deuxième point P4 de connexion du deuxième interrupteur I2) est relié à la borne de sortie S12.
Dans ce cas, comme illustré sur la figure 6, le circuit d’adaptation 30B-2 comporte :
le filtre LC constitué de l’inductance L7 et d’une branche où la quatrième capacité C19 et la cinquième capacité C20 sont en série et connectée à la masse M, la première capacité C16 et la deuxième capacité C17 connectées en série d’une part à l’inductance L7 (via le premier interrupteur 11 et le point P1 ) et d’autre part à la borne de sortie S12 (via le deuxième interrupteur I2 et le point P4),
la troisième capacité C18, la résistance R4 et l’antenne primaire L4 connectées toutes trois en parallèle entre la borne de sortie S12 et la masse M.
En référence à la figure 7, le deuxième mode est défini par la position du premier interrupteur 11 pour laquelle l’inductance L7 est reliée au point milieu P2 entre la quatrième capacité C19 et la cinquième capacité C20 et par la position du deuxième interrupteur I2 pour laquelle le point milieu de la première capacité C16 et de la deuxième capacité C17 (i.e. correspondant au deuxième point P3 de connexion du deuxième interrupteur I2) est relié à la borne de sortie S12.
Dans ce cas, comme illustré sur la figure 7, le circuit d’adaptation 30B-2 comporte :
• le filtre LC constitué de l’inductance L7 et de la cinquième capacité C20,
· la quatrième capacité C19 et la première capacité C16 connectées en série d’une part à l’inductance L7 (via le premier interrupteur 11 et le point P2) et d’autre part à la borne de sortie S12 (via le deuxième interrupteur I2 et le point P3),
• une branche (comprenant la deuxième capacité C17 et la troisième capacité C18 connectées en série), la résistance R4 et l’antenne primaire L4 connectées toutes trois en parallèle entre la borne de sortie S12 et la masse M.
L’utilisation alternée des deux modes permet avantageusement d’adapter l’antenne primaire L4 alternativement avec une antenne secondaire de dispositif 2-1 , 2-2 fonctionnant à une fréquence de résonance plus faible que la fréquence de travail de l’antenne primaire L4 et avec une antenne secondaire de dispositif 2-1 , 2-2 fonctionnant à une fréquence de résonance plus élevée que la fréquence de travail de l’antenne primaire L4. La fréquence de basculement entre le premier mode et le deuxième mode est choisie de manière à permettre une détection rapide de l’un ou l’autre type de dispositif 2-1 , 2-2 (le basculement peut par exemple être effectué plusieurs fois par seconde).

Claims

REVENDICATIONS
1. Lecteur (1 B-1 , 1 B-2) d’authentification destiné à être monté un ouvrant de véhicule automobile, ledit lecteur (1 B-1 , 1 B-2) comprenant un microcontrôleur (10B), au moins un transmetteur (20B), au moins un circuit d’adaptation (30B-1 , 30B-2) et une unique antenne dite « primaire » (L4) caractérisée par une fréquence de travail, le circuit d’adaptation (30B-1 , 30B-2) comprenant des moyens de commutation (M1 ; 11 , I2) aptes à faire basculer ledit circuit d’adaptation (30B-1 , 30B-2) entre un premier mode, dans lequel le circuit d’adaptation (30B-1 , 30B-2) permet d’adapter l’antenne primaire (L4) à une antenne secondaire d’un dispositif (2-1 , 2-2) d’authentification dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de travail, et un deuxième mode dans lequel le circuit d’adaptation (30B-1 , 30B-2) permet d’adapter l’antenne primaire (L4) à une antenne secondaire d’un dispositif (2-1 , 2-2) d’authentification dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de travail, ledit lecteur (1 B-2) d’authentification étant caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un premier interrupteur (11 ) et un deuxième interrupteur (I2) et dans lequel le circuit d’adaptation (30B-2) comprend une branche (B3) reliée d’une part au transmetteur (20B) par une borne d’entrée (E12) et d’autre part à l’antenne primaire (L4) par une borne de sortie (S12), ladite branche comprenant le premier interrupteur (11 ), une première capacité (C16) et le deuxième interrupteur (I2), le premier interrupteur (11 ) étant connecté à la borne d’entrée (E12) et étant apte à commuter entre un premier point (P1 ) de connexion à la première capacité (C16) et un deuxième point (P2) de connexion à la masse (M), le circuit d’adaptation (30B-2) comprenant une deuxième capacité (C17) et une troisième capacité (C18), le deuxième interrupteur (I2) étant connecté d’une part à la borne de sortie (S12) et étant apte à commuter entre un premier point (P3) de connexion situé au point milieu entre la première capacité (C16) et la deuxième capacité (C17) et un deuxième point (P4) de connexion situé au point milieu entre la deuxième capacité (C17) et la troisième capacité (C18), la troisième capacité (C18) étant par ailleurs connectée à la masse (M), l’antenne primaire (L4) étant connectée entre la borne de sortie (S12) et la masse (M).
2. Lecteur (1 B-2) d’authentification selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la branche (B3) comprend en outre une inductance (L7), connectée entre la borne d’entrée (E12) et le premier interrupteur (11 ), une quatrième capacité (C19), connectée entre le premier point (P1 ) de connexion et le deuxième point (P2) de connexion du premier interrupteur (11 ), et une cinquième capacité (C20), connectée entre le deuxième point (P2) de connexion du premier interrupteur (11 ) et la masse (M).
3. Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend au moins un ouvrant, ledit ouvrant comprenant un lecteur (1 B) d’authentification selon l’une quelconque des revendications précédentes.
4. Système (0) d’authentification pour le verrouillage ou le déverrouillage d’au moins un ouvrant d’un véhicule automobile, ledit système (0) étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif (2-1 , 2-2) d’authentification et un véhicule automobile selon la revendication précédente.
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