Antena de alta frecuencia.

Antena inductiva que comprende al menos dos pares de tramos (32, 34; 52, 54) geométricamente extremo con extremo y que comprenden, cada uno, un primer

(322, 342; 522, 542) y un segundo (324, 344; 524, 544) elementos conductores paralelos y aislados entre sí, comprendiendo cada par en cada extremo un único borne de conexión eléctrica (42, 44) de su primer elemento conductor con el del par contiguo, en el cual dichos pares son:

de un primer tipo (3) en el que los elementos conductores se interrumpen aproximadamente en la mitad para definir los dos tramos, estando el primero, respectivamente segundo, elemento conductor de un tramo conectado al segundo, respectivamente primero, elemento conductor del otro tramo del par; o

de un segundo tipo (5) en el que el primer elemento conductor (522, 542) se interrumpe aproximadamente en la mitad para definir los dos tramos, no estando interrumpido el segundo elemento conductor (524, 544).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/051346.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: BATIMENT "LE PONANT D" 25, RUE LEBLANC 75015 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: THOMAS, THIERRY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > H01Q7/00 (Antenas de cuadro que tienen una distribución de corriente sensiblemente uniforme y un diagrama de radiación direccional perpendicular al plano del cuadro)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Antenas de cuadro que tienen una distribución de... > H01Q7/04 (Antenas blindadas (H01Q 7/02, H01Q 7/06 tienen prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar... > H01Q21/10 (Disposiciones sobre una misma línea de unidades conductoras sensiblemente rectilíneas y alargadas)

PDF original: ES-2483146_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Antena de alta frecuencia Campo de la invención

La presente invención se refiere de forma general a las antenas y, de manera más particular, a la realización de una antena inductiva de alta frecuencia.

La invención se aplica de manera más particular a las antenas destinadas a transmisiones por radiofrecuencia de varios MHz, por ejemplo para los sistemas de transmisión del tipo tarjeta sin contacto, de etiqueta RFID, de transpondedor electromagnético.

Descripción de la técnica anterior

La figura 1 representa, de manera más esquemática, un ejemplo de sistema de transmisión de tipo inductivo del tipo al cual se aplica, a título de ejemplo, la presente invención.

Dicho sistema comprende un lector o estación de base 1 que genera un campo electromagnético específico para que lo capte uno o varios transpondedores 2 que se sitúan dentro de su campo. Estos transpondedores 2 son, por ejemplo, una etiqueta electrónica 2 añadida a un objeto con el fin de identificarlo, una tarjeta inteligente sin contacto 2" o, de manera más general, cualquier transpondedor electromagnético (simbolizado por un bloque 2 en la figura 1).

En el lado del lector 1, un circuito resonante en serie está constituido por una resistencia r, por un condensador C1 y por un elemento inductivo L1 o antena. A este circuito lo excita un generador de alta frecuencia 12 (HF) controlado (conexión 14) por otros circuitos no representados de la estación de base 1. Una portadora de alta frecuencia está por lo general modulada (en amplitud y/o en fase) para transmitir unos datos al transpondedor.

En el lado del transpondedor 2, un circuito resonante, por lo general paralelo, comprende un elemento inductivo o antena L2 en paralelo con un condensador C2 y con una carga R que representa los circuitos electrónicos 22 del transpondedor 2. Este circuito resonante capta, cuando se encuentra dentro del campo del lector, la señal de alta frecuencia que transmite la estación de base. En el caso de una tarjeta sin contacto, estos circuitos simbolizados por un bloque 22 que incluyen uno o dos chips están unidos a una antena L2 a la que por lo general lleva el soporte de la tarjeta. En el caso de una etiqueta electrónica 2, el elemento inductivo L2 está formado por un devanado conductor conectado a un chip electrónico 22.

La representación simbólica en forma de circuito resonante en serie en el lado de la estación de base y paralelo en el lado del transpondedor es habitual aunque, en la práctica, se podrán encontrar circuitos resonantes en serie en el lado del transpondedor y en paralelo en el lado de la estación de base.

Los circuitos resonantes del lector v del transpondedor están, por lo general, sintonizados en la misma frecuencia de resonancia oo (L1 ,C1 ,oo2 = L2.C2.or = 1).

Los transpondedores carecen, por lo general, de una alimentación autónoma y captan la energía necesaria para su funcionamiento del campo magnético que produce la estación de base 1.

De acuerdo con otro ejemplo de aplicación, la estación de base sirve para recargar una batería u otro elemento de almacenamiento de energía del transpondedor. El campo de alta frecuencia que irradia la estación de base ya no está necesariamente modulado para transmitir unos datos.

En una antena inductiva, el circuito conductor es la mayoría de las veces un circuito cerrado a lo largo del cual circula la corriente destinada a producir el campo magnético de radiofrecuencia. El circuito conductor cerrado se alimenta mediante el generador de radiofrecuencia 12.

Cuando el tamaño de la antena con respecto a la longitud de onda se vuelve muy grande, la circulación de la corriente destinada a producir el campo magnético a lo largo del conductor ya no se garantiza de una manera simple. La amplitud y la fase de la corriente presentan unas grandes variaciones a lo largo del circuito que ya no permiten un funcionamiento de la antena en bucle inductivo. Por otra parte, a menudo es conveniente disponer, en el lado de la estación de base, de una antena de gran tamaño con respecto al tamaño de la antena de los transpondedores. En efecto, los transpondedores están, por lo general, en movimiento (llevados por un usuario) cuando se presentan a una estación de base y es conveniente que puedan captar el campo incluso durante este desplazamiento. En otros casos, se busca que el tamaño de la zona en la que la comunicación con un transpondedor es posible, sea importante. Por otra parte, resulta ventajoso recurrir a un bucle inductivo de gran tamaño para garantizar un gran alcance de comunicación.

Ahora bien, cuanto más largo es el circuito conductor, más alta es su inductancia L y el condensador que debe estar asociado a la antena presenta un valor más bajo. De esto se deriva que, para las antenas de gran tamaño, el valor del condensador puede ser del orden de las capacidades parásitas presentes entre las diferentes partes del circuito conductor y de las capacidades parásitas que pueden introducirse dentro del sistema (por ejemplo por la mano del usuario), lo que altera el funcionamiento.

Cuando más largo es el circuito conductor de la antena inductiva, más diferente es la circulación de la corriente a lo largo del circuito de la que se desea. Se asiste por tanto a una variación importante de la amplitud y de la fase de la corriente a lo largo del circuito la cual modifica y altera la distribución espacial del campo magnético producido. También se asiste a un aumento de los potenciales eléctricos entre diferentes partes del circuito conductor que vuelve el comportamiento de la antena sensible a la presencia de materiales dieléctricos en su entorno cercano.

La longitud de los bucles inductivos está, por lo tanto, limitada de la forma habitual.

Ya se ha propuesto subdividir el bucle conductor en elementos que presentan de forma individual la misma longitud, y volver a conectar estos elementos mediante unos condensadores para permitir el uso de un bucle de gran tamaño. Dicha solución se describe, por ejemplo, en la patente US 5 258 766.

También se ha propuesto utilizar unos bucles inductivos blindados con una interrupción del blindaje y una inversión de los conductores. Dichos bucles se denominan, de forma general, "bucle de Moebius". Dichas estructuras se describen, por ejemplo, en el artículo "Analysis of the Moebius Loop Magnetic Field Sensor" de P. H. Duncan, aparecido en IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility, en mayo de 1974. Sin embargo, dichas estructuras siguen estando limitadas en longitud.

Existe, por lo tanto, la necesidad de realizar una antena inductiva de gran tamaño.

Sumario de la invención

Un objeto de una forma de realización de la presente invención es ofrecer una antena inductiva que resuelva todos o parte de los inconvenientes de las antenas clásicas.

Otro objeto de una forma de realización de la presente invención es ofrecer una antena especialmente adaptada a las transmisiones en un intervalo de frecuencias que van del MHz al centenar de MHz.

Otro objeto de una forma de realización de la presente invención es ofrecer una antena inductiva de gran tamaño (que se inscribe en una superficie al menos diez veces superior) con respecto a las antenas de los transpondedores con los cuales está destinada a cooperar.

Otro objeto de una forma de realización de la presente invención es ofrecer una estructura de antena compatible con los diversos trazados.

Para conseguir todos o parte de estos objetivos, asi como otros, se prevé una antena inductiva formada por al menos dos pares de tramos geométricamente extremo con extremo y que comprenden, cada uno, un primer y un segundo elementos conductores paralelos y aislados entre si, comprendiendo cada par en cada extremo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Antena inductiva que comprende al menos dos pares de tramos (32, 34; 52, 54) geométricamente extremo con extremo y que comprenden, cada uno, un primer (322, 342; 522, 542) y un segundo (324, 344; 524, 544) elementos conductores paralelos y aislados entre sí, comprendiendo cada par en cada extremo un único borne de conexión eléctrica (42, 44) de su primer elemento conductor con el del par contiguo, en el cual dichos pares son:

de un primer tipo (3) en el que los elementos conductores se interrumpen aproximadamente en la mitad para definir los dos tramos, estando el primero, respectivamente segundo, elemento conductor de un tramo conectado al segundo, respectivamente primero, elemento conductor del otro tramo del par; o

de un segundo tipo (5) en el que el primer elemento conductor (522, 542) se interrumpe aproximadamente en la mitad para definir los dos tramos, no estando interrumpido el segundo elemento conductor (524, 544).

2. Antena de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual los tramos conductores son alargados, formando la antena un bucle de cualquier geometría en el espacio.

3. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual las longitudes respectivas de los elementos conductores (322, 324, 342, 344; 522, 524, 542, 544; 322, 324, 342, 344) se seleccionan en función de la frecuencia de resonancia de la antena.

4. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual las longitudes respectivas de los elementos conductores (322, 324, 342, 344; 522, 524, 542, 544; 322, 324, 342, 344) se seleccionan en función de la capacidad de la línea entre el primer y el segundo elementos conductores.

5. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual al menos un elemento

capacitivo (C4) conecta entre sí a los segundos elementos conductores de pares contiguos o al primer y al segundo

elementos conductores de un mismo par.

6. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual al menos un elemento

resistivo (R4) conecta entre sí a los segundos elementos conductores de pares contiguos o al primer y al segundo

elementos conductores de un mismo par.

7. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual cada tramo (32, 34, 52, 54) es un tramo de cable coaxial.

8. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual cada tramo está formado por dos segmentos (61, 63) de cable coaxial.

9. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual los tramos (32, 34, 52, 54, 32, 34) están formados por elementos conductores trenzados.

1. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además un medio par formado por un tramo de dos elementos conductores acoplado a al menos un par.

11. Sistema de generación de un campo de alta frecuencia que comprende:

una antena inductiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y un circuito de excitación de la antena mediante una señal de alta frecuencia.

12. Sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el cual dicho circuito de excitación comprende un transformador de alta frecuencia (18) cuyo devanado secundario está intercalado entre los primeros elementos conductores de dos pares contiguos de la antena.