FR2801728A1

FR2801728A1 - Magnetic field emitting antenna for motor vehicle has spiral tracks printed on flat dielectric support

Info

Publication number: FR2801728A1
Application number: FR9914883A
Authority: FR
Inventors: Virginie Tessier; Didier Pedemas
Original assignee: Valeo Securite Habitacle SAS
Current assignee: Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-06-01

Abstract

The antenna consists of a coil in the form of a series of electrically conducting spiral tracks (S1, S2, Sn) which are printed on a flat support (S), without folds, made from a flexible or rigid dielectric and non-conducting material about 0.5 mm thick. The tracks are printed in two layers, one on each side of the support, and are connected through a metal-coated hole in the support. In addition, the tracks on one side of the support can be printed in line with the gaps between the tracks on the other side. The support can have a coating or layer of adhesive on one side for attaching to part of a vehicle such as a door pillar, rear number plate lighting bar, dashboard or trunk.

Description

présente invention concerne les systèmes de communication basse fréquence par couplage magnétique et plus particulièrement les antennes d'émission de champ magnétique pour véhicule automobile. The present invention relates to low frequency communication systems by magnetic coupling and more particularly magnetic field emission antennas for a motor vehicle.

Cette invention est plus particulièrement destinée aux systèmes d'accès véhicule et/ou au démarrage mains libres. This invention is more particularly intended for vehicle access systems and / or hands-free startup.

Dans le cas particulier où les antennes de ce genre sont intégrées au véhicule, elles sont généralement fixées aux montants de portière,à la console intérieure, au coffre intérieur ou au barreau d'éclairage de la plaque d'immatriculation arrière. En variante, cette antenne pourrait être incorporée dans un badge identifiant dudit système d'accès mains libres. In the particular case where the antennas of this kind are integrated into the vehicle, they are generally fixed to the door pillars, to the interior console, to the interior trunk or to the lighting bar of the plate. rear registration. Alternatively, this antenna could be incorporated into an identifying badge of said hands-free access system.

Dans la demande de brevet français n' 2753 570, on a décrit une antenne inductive constituée d'une longueur de câble torsadé multibrins, dont les extrémités des brins sont reliées brinà brin de manièreà former des spires connectées en série. Selon cette demande de brevet, l'antenne ainsi réalisée est montée sur le pourtour d'une portière d'automobile. Cette antenne présente des inconvénients. D'une part, la réalisation de ces spires nécessite un connecteur comportant un circuit imprimé sur lequel les brins sont soudés unà un, ce qui signifie qu'il faut un nombre important de soudures; d'autre part, le montage de cette antenne sur son support est assez malaisé. In the French patent application No. 2 753 570, an inductive antenna consisting of a length of stranded twisted cable, the ends of the strands of which are connected to to </ B, is described. > Strand to form turns connected in series. According to this patent application, the antenna thus produced is mounted on the periphery of an automobile door. This antenna has disadvantages. On the one hand, the realization of these turns requires a connector comprising a printed circuit on which the strands are soldered to one, which means that a large number of welds is required; on the other hand, the mounting of this antenna on its support is quite difficult.

Dans le brevet européen n'780 027, on a décrit une bobine formant antenne, pour une carteà puce, dont les enroulements sont formés par des rubans conducteurs minces disposés de manière parallèle sur une bande de support flexible non conductrice, de façon que la première extrémité d'un ruban conducteur donné soit,à chaque fois, reliée de manière électroconductrice à la seconde extrémité d'un ruban conducteur adjacent, la bande de support présentant des pliures de façonà former un polygone lorsque les extrémités des rubans conducteurs sont reliées, chaque pliure étantà chaque fois réalisée 180' environ, de manière que les enroulements de l'antenne soient situés approximativement dans le même plan. Toutefois, la réalisation de cette antenne nécessite d'effectuer plusieurs pliages et de relier en quinconce les extrémités des différents rubans conducteurs, ce qui signifie qu'il faut un nombre important de soudures. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer une antenne émettrice de champ magnétique pour 'hicule automobile, dont la fabrication et le montage sur son support soient simplifiés. In European Patent No. 780,027, an antenna coil has been described for a chip card, the windings of which are formed by thin conductive strips arranged so parallel to a non-conductive flexible support strip, so that the first end of a given conductive strip is, to each, electrically conductive connected to the second end an adjacent conductive strip, the support strip having folds so as to form a polygon when the ends of the conductive strips are connected, each fold being to each time made 180 ', so that the windings of the antenna are located approximately in the same plane. However, the realization of this antenna requires making several folds and staggered connecting the ends of the various conductive strips, which means that it requires a significant number of welds. The object of the invention is to eliminate the abovementioned drawbacks and to propose a magnetic field emitting antenna for the motor vehicle, the manufacture and mounting of which on its support are simplified.

A cet effet, l'invention a pour objet une antenne émettrice de champ magnétique pour véhicule automobile, constituée d'une bobineà plusieurs spires, chaque spire étant formée de pistes électroconductrices sensiblement planes sur un support diélectrique non conducteur, caractérisée par le fait que lesdites pistes sont imprimées en spirale sur le support, sans pliure. For this purpose, the subject of the invention is a magnetic field emitting antenna for a motor vehicle, consisting of a coil with several turns, each turn being formed of electroconductive tracks. substantially planar on a non-conductive dielectric support, characterized in that said tracks are printed spirally on the support, without bending.

Dans une forme de réalisation particulière, les pistes sont réparties au moins deux plans distincts parallèles d'un support diélectrique a au moins une couche, la spire interne et/ou externe de chaque enroulement de pistes conductrices contenu dans l'un desdits plans parallèles étant reliéeà la spire interne ou externe de l'enroulement de pistes conductrices contenu dans un plan adjacent, la liaison entre lesdits enroulement s'effectuantà travers l'épaisseur d'une couche du support. In a particular embodiment, the tracks are distributed at least two parallel parallel planes of a dielectric support has at least one layer, the inner and / or outer turn of each winding of conductive tracks contained in one of said parallel planes being connected to the inner or outer turn of the winding of conductive tracks contained in an adjacent plane, the connection between said winding occurring to through the thickness of a layer of the support.

Avantageusement, l'extrémité libre de la spire interne d'un enroulement contenu dans un plan donné est reliéeà l'extrémité libre de la spire interne de l'enroulement dans un plan adjacent, par l'intermédiaire d'un trou métallisé traversant l'épaisseur de la couche de support intercalaire. Advantageously, the free end of the inner turn of a winding contained in a given plane is connected to the free end of the inner turn of the winding in an adjacent plane, via a metallized hole through the thickness of the intermediate support layer.

Selon une autre caractéristique, les spires des enroulements contenus dans deux plans parallèles adjacents sont décalées les unes par rapport autres, de façon qu'une spire d'un enroulement chevauche l'espace intercalaire entre deux spires adjacentes de l'enroulement contenu dans l'autre plan, pour diminuer les capacités parasites qui pourraient se former entre les spires contenues dans deux plans adjacents. According to another characteristic, the turns of the windings contained in two adjacent parallel planes are shifted relative to each other, so that a turn of a winding overlaps the interspace between two adjacent turns of the winding contained in the winding. another plane, to reduce the parasitic capacitances that could form between the turns contained in two adjacent planes.

Dans une première forme de réalisation, le support est en matériau flexible, par exemple avec une épaisseur d'environ0,5 mm. Dans ce on peut prévoir que le support flexible présente, une face, une couche ou une feuille adhésive pour le collage ladite antenne sur pièce non plane du véhicule, par exemple un montant de portière, un barreau d'éclairage de la plaque d'immatriculation arrière, la console intérieure, ou le coffre intérieur du véhicule. In a first embodiment, the support is of flexible material, for example with a thickness of about 0.5 mm. In this it can be provided that the flexible support has a face, a layer or an adhesive sheet for bonding said antenna to a non-planar part of the vehicle, for example a door pillar, a light bar of the license plate rear, the interior console, or the trunk inside the vehicle.

Bien entendu, les pistes conductrices imprimées sur leur support sont recouvertes d'un film ou d'une couche de protection. Of course, the conductive tracks printed on their support are covered with a film or a protective layer.

Dans une autre variante, le support est en matériau rigide, par exemple en résine époxy. In another variant, the support is made of rigid material, for example epoxy resin.

Selon encore une autre caractéristique, l'antenne est coupléeà système d'émission basse fréquence pour un couplage magnétique distance entre ladite antenne émettrice et une bobine réceptrice. According to yet another feature, the antenna is coupled to a low frequency transmission system for remote magnetic coupling between said transmitting antenna and a receiver coil.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci, apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés uniquementà titre illustratif et non limitatif, en référence au dessin schématique annexé. The invention will be better understood, and other objects, details, features and advantages thereof will become more apparent in the following detailed explanatory description of several embodiments of the invention given only to illustrative and non-limiting title, with reference to the attached schematic drawing.

Sur ce dessin: - la figure1 est une vue schématique de dessus d'un véhicule automobile pouvant être équipé de l'antenne selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation de l'antenne selon l'invention, contenue dans un seul plan; - la figure2A est une vue partielle, analogueà la figure 2, selon une variante de réalisation; - la figure3 est une vue en coupe d'une antenne selon un second mode de réalisation de l'invention, contenue dans deux plans parallèles; la figure 4 est une vue analogueà la figure3, mais suivant une variante de réalisation. In this drawing : - Figure 1 is a schematic view from above of a motor vehicle that can be equipped with the antenna according to the FIG. 2 is a schematic view of a first embodiment of the antenna according to the invention, contained in a single plane ; / B> - Figure 2A is a partial view, similar to Figure 2, according to an alternative embodiment ; - Figure 3 is a sectional view of an antenna according to a second embodiment of the invention, contained in two parallel planes ; < FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, but according to an alternative embodiment.

Sur la figure1, on a représenté un véhicule automobile V qui peut être équipé d'une antenne selon l'invention, par exemple au niveau des montants de portes1, à l'intérieur de l'habitacle H, sur la console intérieure,à l'intérieur du coffreC ou sur le barreau d'éclairage de la plaque d'immatriculation arrière 2. In the figure 1, there is shown a motor vehicle V which can be equipped with an antenna according to the invention, for example in the amounts of doors 1, to inside the passenger compartment H, on the interior console, inside the trunk, or on the rear registration plate light bar 2 .

Comme visible sur la figure 2, l'antenne est constituéed' pluralité de pistes électroconductrices, par exemple en cuivre, forment ensemble une spirale. En l'espèce, les pistes sont constituées des brins rectilignes disposésà angle droit, pour former une bobine à section rectangulaire.A titre d'exemple, une bobine peut présenter neuf spires, pour une largeur de88 mm et une longueur de 149 mm, si l'antenne doit être intégrée dans un montant de portière1 ouà l'intérieur du coffreC, et une dimension de 48 mm pour275 mm si l'antenne doit être intégrée dans la console intérieure ou dans le barreau d 1 éclairage de la plaque d'immatriculation arrière 2. As can be seen in FIG. 2, the antenna consists of a plurality of electroconductive tracks, for example made of copper, which together form a spiral. In this case, the tracks consist of rectilinear strands arranged at right angle, to form a coil to rectangular section. A title of for example, a coil may have nine turns, for a width of 88 mm and a length of 149 mm, if the antenna is to be integrated into a door jamb 1 or to inside the trunk C, and a dimension of 48 mm for 275 mm if the antenna is to be integrated in the indoor console or in the bar d 1 rear registration plate light 2.

Chaque spireSI, S2 ... Sn, n étant un nombre entier, comporte, sur figure 2, quatre brins disposés respectivementà angle droit pour former sensiblement un rectangle, chaque brin d'une spire ayant une longueur inférieure au brin parallèle de la spire adjacente, en partant de l'extérieur vers l'intérieur de l'antenne, d'une distance égaleà environ deux fois l'espace intercalairee entre deux pistes en cuivre. La spire la plus externeSI a son extrémité libre qui est reliée une première borne3, et la spire la plus interne Sn a son extrémité libre reliéeà une deuxième borne 4. Each turn S1, S2 ... Sn, n being an integer, comprises, in FIG. 2, four strands arranged respectively at right angles to form substantially a rectangle, each strand of a turn having a length less than the parallel strand of the adjacent turn, from the outside to the inside of the antenna, by an equal distance to approximately twice the length interspace e between two copper tracks. The outermost turn IF has its free end which is connected to a first bound 3, and the innermost turn Sn has its free end connected to a second terminal 4.

Les bornes3 et 4 et les spires de l'antenne sont collées sur un support diélectriqueS flexible ou rigide. Avec ce type 'antenne, il est possible d'obtenir une inductance faible, par exemple de l'ordre d'une dizaine de #tH, et une faible résistance, de l'ordre de quelques ohms. Terminals 3 and 4 and the turns of the antenna are glued to a flexible or rigid dielectric S support. With this type of antenna, it is possible to obtain a low inductance, for example of the order of about 10 ohms, and a low resistance of the order of a few ohms.

Par exemple, les bornes3 et 4 précitées peuvent être reliées aux broches5 et6 d'un connecteur7 qui peut être relié aux bornes d'un amplificateur, pour un circuit d'émission basse fréquence. L'émetteur peut ainsi générer un courant assez fort, sans que l'antenne soit accordée. La broche6 forme un pont au-dessus des pistes de l'antenne. For example, terminals 3 and 4 above can be connected to pins 5 and 6 of a connector 7 which can be connected to the terminals of an amplifier, for a low frequency transmission circuit. The transmitter can thus generate a fairly strong current without the antenna being tuned. Pin 6 forms a bridge over the antenna tracks.

Lorsque le support est flexible, il est possible de disposer une feuille auto-adhésive sur l'une des faces du support diélectrique, afin de coller l'antenne sur une pièce non plane intégrée au véhicule V, l'antenne épousant alors la forme de ladite pièce, ce qui permet, lorsque la pièce est métallique, de positionner l'antenneà une distance constante de ladite pièce métallique. On peut, ainsi, mieux maîtriser l'influence des parties métalliques du véhicule visà vis des paramètres électriques de l'antenne. When the support is flexible, it is possible to have a self-adhesive sheet on one of the faces of the dielectric support, in order to stick the antenna on a non-planar part integrated in the vehicle V, the antenna then taking the form of said part, which allows, when the piece is metallic, to position the antenna at a constant distance from said metal part. It is thus possible to better control the influence of the metal parts of the vehicle vis to vis electrical parameters of the antenna.

Cette antenne a également un diagramme de rayonnement en champ magnétique moins directif que des antennes bobinées classiques à noyau en ferrite. Les broches5 et6 peuvent être fixées aux bornes3 et par soudure, agrafage, collage conducteur ou autre. This antenna also has a less directional magnetic field radiation pattern than conventional wire-wound antennas to ferrite core. Pins 5 and 6 can be attached to terminals 3 and soldered, stapled, bonded or otherwise bonded.

Dans la variante de la figure2A, un segment de piste8 est imprimé sur supportS, avec un plot9, 10 à chaque extrémité, de façon que le plot9 soit relié par un pont de fil conducteur gainé11 la borne 4 précitée, le plot10 soit relié au connecteur7 par une broche 12 et la borne3 soit reliée au connecteur7 par la broche5 précitée. In the variant of Figure 2A, a 8 track segment is printed on S, media with a 9, 10 to each end, so that the pad 9 is connected by a sheath of sheathed lead wire 11 to the above-mentioned terminal 4, the pad 10 is connected to the 7 connector with a pin 12 and the 3 terminal is connected to the 7 connector with the 5 </ <pin B> above.

En se 'férant maintenantà la figure3, on voit que l'antenne est constituée d'une pluralité de spiresSI à Sn disposées sur les deux faces du support diélectriqueS. Sur une première face du supportS sont disposées, par exemple, trois spiresSI à S3, dont la spire la plus externeSI présenteà son extrémité libre une première borne13 sur la périphérie du supportS. Sur l'autre face du même supportS, sont disposées trois autres spires S4à Sn superposées aux trois spires précédentes et dans un plan parallèle. La spire la plus externe Sn est reliée par une piste imprimée15 à un trou métallisé16 qui traverse l'épaisseur du support flexibleS, de façonà déboucher sur l'autre face dudit support, au voisinage mais espacé de la première borne13. La deuxième borne 14 est prévue au niveau dudit trou métallisé16 de façon que les deux bornes13 et 14 soient toutes les deux sur la même face du support, sans pont au-dessus des spires de l'antenne. Les deux spires les plus internesS3 et S4 de chaque côté du même supportS sont reliées électriquement par un trou métallisé17 traversant l'épaisseur du supportS, à la verticale des extrémités libres des deux spiresS3 et S4. Avec une telle construction, il est possible, pour une surface donnée d'un supportS, de disposer moins de spires de chaque côté du support, et ainsi de libérer un plus grand espace libreà l'intérieur des enroulements de l'antenne, ce qui permet d'augmenter le champ magnétique produit par l'antenne. La surface libre est identifiée sur la figure3 par l'écartementd de deux brins opposés de la même spire interneS3 ou S4. En alternance, il est possible de disposer un plus grand nombre de spires sur le même support, de chaque côté de celui- ci. Now at 3 , we can see that the antenna is made up of a plurality of SI Sn loops arranged on the two faces of the dielectric support S. On a first face of the support S are arranged, for example, three turns SI to S3, whose outermost turn IF has at its free end a first 13 terminal on the periphery of the S support. the other side of the same support S, are arranged three other turns S4 to Sn superimposed on the previous three turns and in a parallel plane. The outermost coil Sn is connected by a printed track 15 to a metallized hole 16 which passes through the thickness of the flexible support S, of way to lead to the other side of said support, in the vicinity but spaced from the first terminal 13. The second terminal 14 is provided at said hole metallized 16 so that both terminals 13 and 14 are both on the same face of the support, without a bridge above the turns of the antenna. The two innermost turns S3 and S4 on each side of the same support S are electrically connected by a metallized hole 17 crossing the thickness of the support S, at the vertical of the free ends of the two turns S3 and S4. With such a construction, it is possible, for a given surface of a support S, to have fewer turns on each side of the support, and thus to release a larger free space to inside the windings of the antenna, which increases the magnetic field produced by the antenna. The free surface is identified in Figure 3 by the spacing d of two opposite strands of the same inner turn S3 or S4. In alternation, it is possible to have a greater number of turns on the same support, on each side of it.

En variante, on pourrait prévoir un support multi-couches à plusieurs couches superposées, les spires étant disposées sur les différents plans situésà l'interface entre les différentes couches du support, ce qui permettrait d'obtenir une antenne sur plusieurs plans parallùles. As a variant, a multi-layer support with several superposed layers could be provided, the turns being arranged on the different planes located at the interface between the different layers of the support, which would make it possible to obtain an antenna in several parallel planes.

Dans la variante illustrée sur la figure 4, les spires S4à Sn dessous d'un support rigideS' sont décalées par rapport aux spiresà S3 du dessus du même supportS, de façon que les spires chevauchent mutuellement. Par exemple, la spireS2 de largeur chevauche' la fois l'espace intercalaire e entre deux spires sur le dessous du supportS', ainsi qu'une partie des deux spires situées de part et d'autre de cet espace intercalaire e. Ainsi, on peut diminuer les capacités parasites qui pourraient se former entre les spires situées de part et d'autre de l'épaisseur du supportS'. Dans ce cas, la piste18 reliant la spire Sn au trou métallisé16 est plus longue. In the variant illustrated in FIG. 4, the turns S4 to Sn below a rigid support S are shifted with respect to the turns to S3 from the top of the same support S, so that the turns overlap each other. For example, the turn S2 of width overlaps ' both the spacing e between two turns on the underside of the support S', as well a part of the two turns located on either side of this interspace e. Thus, it is possible to reduce the parasitic capacitances that could form between the turns located on either side of the thickness of the support S '. In this case, the track 18 connecting the Sn coil to the metallized hole 16 is longer.

Bien entendu, la liaison électrique entre les spires situées dans différents plans peut être quelconque et n'est pas limitéeà un trou métallisé Les bornes13 et 14 peuvent être reliéesà un amplificateur, comme clest le cas pour l'antenne de la figure 2.Of course, the electrical connection between the turns in different planes can be arbitrary and is not limited to a metallized hole. The terminals 13 and 14 can be connected to an amplifier, as is the case for the antenna of Figure 2.

Claims

A magnetic field emitting antenna for a motor vehicle (V), consisting of a coil to several turns (IF to Sn), each turn being formed of electrically conductive tracks substantially flat on a non-conducting dielectric support (S, S '), characterized in that said tracks are printed spirally on the support, without bending. 2 - Antenna according to claim 1, wherein the tracks are distributed over at least two parallel parallel planes of a dielectric support B> S ') to at least one layer, the internal turn (S3) and / or external of each winding of conductive tracks contained in one of said parallel planes being connected to the inner turn (S4) or outer of the winding of conductive tracks contained in an adjacent plane, the connection between said winding taking place to through the thickness of a layer of the support. 3 - Antenna according to claim 2, characterized in that the free end of the inner coil of a winding contained in a given plane is connected to the free end of the inner coil (S4) of the winding in an adjacent plane, via a metallized hole ( through the thickness of the (S, S ') spacer layer 4 - Antenna according to claim 2 or 3, characterized by the fact that the turns of the windings contained in two adjacent parallel planes are offset relative to one another, so that a turn of a winding overlaps the interspace (e) between two adjacent turns of the winding contained in the other plane. 5 - Antenna according to one of the claims 1 to 4, characterized by the fact that the support (S) is of flexible material, for example with a thickness of about 0.5 mm. 6 - Antenna according to claim 5, characterized in that the flexible support (S) has, on one side, a layer or an adhesive sheet for bonding said antenna on a non-flat part of the vehicle, for example a door pillar (1), a bar <1 B / C rear registration plate light (2), the interior console (H) , or the inner trunk (C) of the vehicle (V). 7 - Antenna according to claim 1 to 5, characterized in that the support (S ') in rigid material, for example epoxy resin. 8 - Antenna according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conductive tracks printed on their support (S, S ') are covered with a film or a protective layer. 9 - Antenna according to one of the claims 1 to 8, characterized by the fact that the antenna is coupled to a transmission system low frequency magnetic coupling to distance between said transmitting antenna and a receiver coil.