L'invention concerne un dispositif de communication radiofréquence en champ proche avec un élément portable embarqué dans un véhicule automobile. On entend par communication radiofréquence en champ proche (ou NFC « Near Field Communication »), une communication dont la fréquence se situe aux alentours de 13,56 MHz.

De nos jours, de plus en plus de véhicules automobiles sont équipés de la technologie NFC. Cette technologie NFC permet de communiquer à faible distance et donc de manière sécurisée avec, par exemple un badge d'accès main libre ou avec un téléphone portable. Lorsqu'elle est intégrée à un système d'accès main libre, elle permet d'identifier ledit badge ou ledit téléphone comme étant celui apparié avec le véhicule. Une fois cette authentification réalisée, les ouvrants du véhicule sont automatiquement déverrouillés sans action manuelle de l'utilisateur sur la portière. Elle peut aussi être intégrée à un dispositif de chargement inductif embarqué dans le véhicule. Dans ce cas, lorsque le téléphone portable est posé sur la surface de charge du dispositif de chargement inductif et est chargé, une communication peut être réalisée entre ledit téléphone et le système électronique du véhicule. Cette communication permet entre autres le téléchargement de fichiers audio, par exemple vers le système multimédia du véhicule.

Un dispositif de communication NFC se présente sous la forme d'une antenne NFC plane associée à un circuit électronique d'émission réception.

La qualité et l'efficacité de la communication de données entre cette antenne NFC (appelée antenne primaire) et l'antenne NFC intégrée dans l'élément portable (appelée antenne secondaire) dépend principalement de :

• la position des deux antennes l'une par rapport à l'autre, la position optimale pour une communication efficace, est celle dans laquelle les deux antennes (primaire et secondaire) sont centrées entre elles, et parallèles, ce qui permet un couplage maximal,

• la taille des antennes l'une par rapport à l'autre, la communication NFC la plus efficace étant obtenue lorsque les deux antennes (primaire et secondaire) sont de taille sensiblement identique.

Or, la taille de l'antenne secondaire varie selon le type d'élément portable : badge d'accès main libre, téléphone portable, etc.

De plus, pour un même type d'élément portable, par exemple un téléphone portable, la taille de l'antenne secondaire peut également varier considérablement d'un téléphone portable à un autre. Il est donc difficile d'obtenir une qualité et une efficacité maximale de communication NFC tous types d'éléments portables confondus, c'est-à-dire tous types d'antennes secondaires confondues.

Un dispositif de communication NFC D de l'art antérieur est illustré à la figure 1. Une antenne primaire AO est disposée dans un support 10, par exemple dans un dispositif de chargement inductif ou dans un lecteur NFC d'accès main libre au véhicule.

L'antenne primaire AO est centrée au centre 0 du dispositif, elle est reliée électriquement à un circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20, lui- même relié électriquement à une unité électronique de gestion 0 embarquée sur le véhicule, par exemple du type BCM (ou « Body Control Module » en anglais) ou à un microcontrôleur 30.

A la figure 2, est illustré le champ électromagnétique B de communication en champ proche issu de ladite antenne primaire A0 selon l'axe Z, axe perpendiculaire au support 10 et selon l'axe X longitudinal (ou l'axe Y transversal) du support 10 et sur une demi longueur ½ L _s dudit support 10.

II ressort clairement que l'intensité maximale du champ électromagnétique B est disponible au centre 0 de l'antenne primaire et que l'intensité du champ électromagnétique B est moindre lorsque l'on s'éloigne du centre 0 de l'antenne primaire A0.

Ainsi lorsqu'un élément portable (non représenté à la figure 1 ) est posé sur le support 10, il ne reçoit une communication en champ proche optimale que si l'antenne secondaire, présente dans l'élément portable, est centrée sur l'antenne primaire A0, c'est- à-dire là ou le champ magnétique B est d'intensité maximale. Si l'antenne secondaire se trouve décentrée par rapport à l'antenne primaire A0 (c'est-à-dire par rapport au centre 0) ; ou si par exemple elle est de taille supérieure à ladite antenne primaire A0, la qualité et l'efficacité de la communication NFC sont dégradées. La zone de communication en champ proche est donc restreinte.

Pour remédier à ce problème, il est connu de l'art antérieur de disposer plusieurs antennes primaires ajustables dans le dispositif de communication D, reliées chacune à un ou plusieurs interrupteur(s). Lorsque l'élément portable est posé sur la surface de charge du support 10, n'est alors activée, par l'intermédiaire d'un interrupteur qui lui est associé, que l'antenne primaire A0 se trouvant la plus alignée avec l'antenne secondaire. Ces antennes primaires A0 ajustables comprennent aussi des moyens d'ajustement de leur taille, par exemple, des moyens de sélection d'un nombre d'enroulement précis de fil de cuivre de la bobine dont elles sont constituées. Ces moyens d'ajustement permettent d'adapter la taille de l'antenne primaire en fonction de la taille de l'antenne secondaire. Ainsi, en utilisant des interrupteurs et des moyens d'ajustement de taille (qui peuvent être d'autres interrupteurs), la position et la taille de l'antenne primaire peuvent être adaptées afin d'assurer une efficacité et une qualité de communication optimales avec l'antenne secondaire de l'élément portable, et la zone de communication en champ proche est élargie.

Cependant cette solution de l'art antérieur est très coûteuse puisqu'elle nécessite plusieurs antennes primaires actives (c'est-à-dire alimentées en courant) et plusieurs interrupteurs.

L'invention propose un dispositif de communication en champ proche avec un élément portable, peu coûteux, permettant d'assurer une qualité et une efficacité de communication NFC optimales avec une antenne secondaire quelque soit la taille de ladite antenne secondaire et quelque soit sa position vis à vis de l'antenne primaire.

L'invention propose un dispositif de communication radiofréquence en champ proche avec un élément portable, ledit dispositif comprenant :

• au moins une antenne primaire de communication en champ proche, ayant une fréquence de communication prédéterminée,

· un microcontrôleur relié électriquement à ladite antenne primaire, comprenant une source d'alimentation en courant de ladite antenne primaire et une unité réceptrice des données reçues par ladite antenne primaire,

l'invention proposant que le dispositif de communication comprenne en outre :

· au moins une antenne relais passive :

- juxtaposée à ladite antenne primaire,

- de fréquence relais comprise dans une plage de valeurs autour de la fréquence de communication prédéterminée et différente de la fréquence de communication,

- reliée électriquement à l'unité réceptrice de données, et

• des moyens d'ajustement de la fréquence relais.

Ainsi, l'antenne relais passive permet de récupérer une partie du champ électromagnétique émis par l'antenne primaire et de générer à son tour un champ électromagnétique en direction de l'élément portable.

L'antenne relais passive est de moindre coût, car elle n'est pas alimentée en courant, ne nécessite pas d'interrupteurs, ni de moyens de contrôles desdits interrupteurs.

Il s'agit ici d'une bobine d'enroulements de fil de cuivre.

Dans un mode de réalisation préférentiel, l'au moins une antenne relais passive est de dimensions sensiblement identiques aux dimensions de l'antenne primaire,

Dans un deuxième mode de réalisation, le dispositif de communication comprend une pluralité d'antennes relais passives juxtaposées autour de l'antenne primaire. Et les fréquences relais des antennes relais passives diffèrent entre elles. Judicieusement, l'au moins une antenne relais passive est reliée électriquement à l'unité réceptrice de données par l'intermédiaire de l'antenne primaire.

Avantageusement, ledit dispositif de communication comprend un nombre pair d'antennes relais passives et,

· l'antenne primaire définit un centre, et est traversée par un axe longitudinal et un axe transversal se croisant audit centre, et

• les antennes relais passives sont réparties autour de l'antenne primaire symétriquement par rapport audit deux axes, et

• les fréquences relais sont attribuées auxdites antennes relais symétriquement par rapport audit deux axes.

Préférentiellement, les valeurs des fréquences relais sont comprises entre - 10 % à + 10 % de la fréquence de communication.

Le dispositif comprenant une surface de communication, la surface totale de l'antenne primaire et de l'au moins une antenne relais passive est au moins sensiblement égale à la surface de communication.

L'invention concerne également toute poignée de portière de véhicule automobile comprenant un dispositif de communication selon l'une quelconque des caractéristiques énoncées ci-dessus et également tout dispositif de chargement inductif embarqué dans un véhicule automobile comprenant un dispositif de communication selon l'une quelconque des caractéristiques énoncées ci-dessus

Finalement, l'invention s'applique à tout véhicule automobile comprenant un dispositif de communication selon l'une quelconque des caractéristiques énoncées ci- dessus

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 , représente schématiquement une vue de dessus du dispositif de communication D en champ proche selon l'art antérieur,

- la figure 2, représente selon l'art antérieur, le champ de communication en champ proche sur une demi-surface du dispositif de la figure 1 , selon l'axe Z,

- la figure 3, représente schématiquement une vue de dessus d'un premier mode de réalisation du dispositif de communication D' en champ proche selon l'invention,

- la figure 4 représente, selon l'invention, le champ de communication en champ proche sur une demi-surface du dispositif de la figure 3, selon l'axe Z, - la figure 5 représente schématiquement une vue de côté du dispositif de communication selon la figure 3,

- la figure 6 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du dispositif de communication D" selon l'invention,

- la figure 7 représente schématiquement une antenne relais passive A4 du dispositif de communication D' selon l'invention.

L'invention propose un dispositif de communication D' radiofréquence en champ proche tel qu'illustré à la figure 3. Le dispositif de communication D' a une surface de communication S rectangulaire.

Le dispositif de communication D' comprend une antenne primaire A0, du type antenne de communication radiofréquence en champ proche de centre 0, traversée par un axe longitudinal X et un axe transversal Y se croisant au centre 0. L'antenne primaire A0 a une longueur L selon l'axe longitudinal et une largeur I selon l'axe transversal Y.

Juxtaposée à l'antenne primaire A0 se trouve au moins une antenne relais passive. Dans un but purement explicatif, a la figure 3, une pluralité d'antennes relais passives A1 , A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 sont juxtaposées à l'antenne primaire A0.

Chaque antenne relais passive A1...A8 est connectée à un circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20', lui-même relié électriquement à une unité électronique de gestion embarquée sur le véhicule, par exemple du type BCM (ou « Body Control Module » en anglais) ou à un microcontrôleur 30'. Les antennes relais passives A1 ...A8 peuvent être, soit connectées directement au circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20' (comme illustré à la figure 3), soit connectées indirectement au circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20' par l'intermédiaire de l'antenne primaire A0, elle-même reliée électriquement au circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20', dans ce dernier cas, les antennes relais passives A1 ...A8 sont connectées à l'antenne primaire A0, elle-même connectée au circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20'.

L'antenne primaire A0 peut être identique à celle utilisée dans l'art antérieur. Elle est alimentée en courant par le circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20' et émet un champ électromagnétique B0 à une fréquence de communication Fc de l'ordre de 13,56 MHz.

De chaque côté de ladite antenne primaire A0, (cf. figure 3), se trouvent juxtaposées des antennes relais passives A1 , A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 .On entend par « juxtaposées », le fait que l'antenne primaire A0 est entourée d'antennes relais passives A1 , A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 toutes juxtaposées entres elles et également juxtaposées avec ladite antenne primaire A0. Dans un mode préférentiel de réalisation de l'invention, chaque antenne relais passive A1 , A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 est de dimensions sensiblement identiques aux dimensions de l'antenne primaire A0, c'est à dire de longueur L, et de largeur I. Cependant, selon l'invention, les antennes relais passives A1...A8 peuvent également être de dimensions différentes de celles de l'antenne primaire A0.

Dans le mode de réalisation illustré à la figure 3, l'antenne primaire A0 est de forme carré, mais elle peut aussi être d'une autre forme, par exemple ronde, rectangulaire ou hexagonale.

Dans un but purement explicatif, à la figure 7 est représenté une seule antenne relais passive A4, de forme rectangulaire, dont les dimensions, la largeur 14 et la longueur L4 sont identiques à la largeur I et respectivement à la longueur L de l'antenne primaire A0. L'antenne relais passive A4 est constituée d'une bobine comportant un nombre d'enroulements de fil de cuivre N4 identique au nombre d'enroulements de fil de cuivre NO de l'antenne primaire A0.

Dans un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 6, l'antenne primaire AO" est rectangulaire. Les antennes relais passives A1 ", A2" et A3" sont également rectangulaires (et de dimensions identiques) et juxtaposées sur un côté seulement de ladite antenne primaire AO.

Préférentiellement, la surface totale occupée par l'antenne primaire AO (respectivement AO") et les antennes relais passive A1 , A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 (respectivement A1 ", A2", A3") est au moins sensiblement égale à la surface de communication S (respectivement S") du dispositif de communication D' (D").

Lesdites antennes relais A1...A8 sont appelées « passives » car elles ne sont pas alimentées en courant par l'intermédiaire du circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20'. Elles sont constituées d'une bobine comportant des enroulements de fil de cuivre, et ne sont pas connectées à une source d'alimentation en courant, contrairement à l'antenne primaire AO, qui elle, est connectée à une source d'alimentation en courant par l'intermédiaire du circuit électronique d'émission/réception des données NFC 20'.

Le dispositif de communication D' comprend également pour chaque antenne relais passive A1 , A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 des moyens d'ajustement de fréquence, afin d'ajuster une fréquence de chaque antenne relais passive, appelée fréquence relais F1 , F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 (cf. figure 3), à une valeur comprise dans une plage de valeurs autour de la fréquence de communication Fc de 13,56 MHz, mais différente de ladite fréquence de communication Fc. Par exemple, les fréquences relais F1... F8 des antennes relais passives peuvent être égales à 13,9 MHz, 14,5 MHz, 14,7 MHz. Préférentiellement, les valeurs des fréquences relais F1... F8 se situent dans une plage de valeurs de valeurs égales plus ou moins à 10% de la fréquence de communication Fc, c'est-à-dire entre 12 MHz et 15 MHz. Dans un mode de réalisation, les fréquences relais F1 ... F8 diffèrent toutes entres elles.

Ces moyens d'ajustement de fréquence peuvent, par exemple, comprendre des capacités reliées électriquement à chacune des bobines des antennes relais passives A1 ...A8 (cf. la capacité C4 connectée à l'antenne relais passive A4 à la figure 7). Ces moyens d'ajustement des fréquences relais F1 ... F8 sont connus de l'homme du métier et ne seront pas détaillés ici.

Dans un mode de réalisation préférentiel, ledit dispositif de communication D' comprend un nombre pair d'antennes relais passives A1...A8 et les antennes relais passives A1 ...A8 sont réparties autour de l'antenne primaire AO symétriquement par rapport aux axes longitudinal X et transversal Y (cf. figure 3) et les fréquences relais F1 ... F8 sont attribuées auxdites antennes relais passives A1...A8 symétriquement par rapport audit deux axes X, Y, plus précisément comme illustré à la figure 3, F1 = F3 = F6 = F8 et F2 = F7 et F4 = F5.

Bien sûr, le dispositif de communication D' peut comprendre un nombre impair d'antennes relais passives A1...AÏ, réparties autour de l'antenne primaire AO. Dans ce cas, il est difficile d'assurer une symétrie des valeurs des fréquences relais F1...Fi par rapport audit deux axes X, Y, et par conséquent le champ magnétique à la surface de communication S du dispositif de communication D' ne sera pas non plus symétrique par rapport audit deux axes X, Y, ni homogène au dessus de la surface de communication S.

Il est donc préférable d'utiliser un nombre pair d'antennes relais passives

A1..A8.

L'invention réside dans le fait qu'une partie, environ 20 %, du flux champ électromagnétique BO émis par l'antenne primaire AO est dissipé de chaque côté de ladite antenne et n'est donc pas utilisable pour le chargement inductif de l'élément portable (non représenté). L'invention propose judicieusement de recycler cette partie de flux F (cf. figure 5) du champ électromagnétique BO en disposant de chaque côté de l'antenne primaire AO des antennes relais passives A1...A8. A la figure 5, dans un but explicatif ne sont représentées que deux antennes relais passives : A4 et A5 situées de chaque côté selon l'axe longitudinal X de l'antenne primaire AO.

Les antennes relais passives A4, A5 reçoivent chacune cette partie de flux F (i.e : par exemple, à peu près 20 %) du champ électromagnétique B0. Le flux F ainsi reçu génère dans chaque bobine des antennes relais passives A4, A5 un courant électrique, qui à son tour génère dans chacune desdites antennes relais passives A4, A5 un champ électromagnétique B4, B5. Ces champs électromagnétiques B4, B5 sont orientés dans la même direction que le champ électromagnétique B0 de l'antenne primaire A0, c'est-à-dire dirigé vers l'élément portable, et sont de valeur inférieure ou égale en intensité au champ électromagnétique B0 de l'antenne primaire AO.

Ainsi, si :

F = 0,2 X B0,

alors :

B4 = B5 < BO.

Avec :

F : partie du flux perdu issu du champ électromagnétique BO produit par l'antenne primaire AO,

B4 : champ électromagnétique produit par l'antenne relais passive A4,

B5 : champ électromagnétique produit par l'antenne relais passive A5.

En effet, la fréquence relais F1 ... F8 des antennes relais A1 ...A8, étant sensiblement égale à la fréquence de communication Fc de l'antenne primaire AO, lesdites antennes relais passives A1..A8 sont résonnantes pour la communication NFC. En les adaptant pour obtenir un facteur de qualité optimal (par exemple en ajoutant une résistance ou en modifiant l'épaisseur du fil de cuivre de la bobine dont elles sont constituées), les antennes relais passives A1 ...A8 fonctionnent alors comme des amplificateurs de champ électromagnétique. Lesdites antennes relais passives A1 ....A8 reçoivent la partie du flux perdu F du champ électromagnétique BO de l'antenne primaire AO, et l'amplifie, elles émettent à leur tour un champ électromagnétique B4, B5, amplifié, de valeur égale ou légèrement inférieure à la valeur du champ électromagnétique BO de l'antenne primaire AO (par exemple 80 % x BO).

Afin que les champs électromagnétiques produits B 4, B 5 par les antennes relais passives A4, A5 soient sensiblement de même valeur que le champ électromagnétique BO de l'antenne primaire AO, les dimensions des antennes relais passives A4, A4 sont préférentiellement sensiblement identiques à celles de l'antenne primaire AO. Ceci permet d'assurer un champ électromagnétique homogène au dessus de la surface de communication S.

Il est aussi important que les fréquences relais F1 ... F8 des antennes relais passives A1 ...A8 ne soient pas strictement égales à la fréquence de communication Fc (13,56 MHz) de l'antenne primaire AO. En effet, si les fréquences relais F1... F8 sont de valeur égale à la fréquence de communication Fc de l'antenne primaire AO, alors les antennes relais passives A1 ...A8 sont électro magnétiquement couplées à l'antenne primaire AO ce qui a pour conséquence de désadapter l'antenne primaire AO, c'est à dire de décaler sa fréquence de communication Fc loin de la valeur de 13,56 MHz, et d'impacter son fonctionnement. L'efficacité et la qualité de la communication de ladite antenne primaire AO sont alors dégradées. En décalant légèrement les fréquences relais F1 ... F8 autour de la fréquence de communication Fc de l'antenne primaire AO, les antennes relais passives A1...A8 émettent toujours dans la bande de fréquence de la communication en champ proche (autour de 13,56 MHz), mais ne perturbent pas le fonctionnement de l'antenne primaire AO, qui demeure l'antenne de communication principale du dispositif de communication D'.

La présence des antennes relais passives A1...A8 permet ainsi de recycler la partie de flux F du champ électromagnétique B0 de l'antenne primaire AO, qui dans l'art antérieur était perdue, afin de générer d'autres champs électromagnétiques sur la surface de communication S du dispositif de communication D'. Ces champs électromagnétiques permettent de communiquer avec l'élément portable posé sur le dispositif de communication D', même si celui-ci n'est pas aligné avec l'antenne primaire AO.

La surface de communication du dispositif de communication D' avec l'élément portable est donc, selon l'invention élargie par rapport à celle de l'art antérieur.

L'élément portable peut être, selon l'invention, posé sur le dispositif de communication D', indépendamment de la position de l'antenne primaire AO tout en assurant une communication entre le dispositif de communication D' et l'élément portable optimale, c'est-à-dire efficace et de qualité.

Bien sûr, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. Différentes géométries d'antenne primaire (et donc d'antenne relais passives) peuvent être utilisées Les antennes relais passives peuvent, par exemple, constituer une rangée qui se situe uniquement sur un seul côté de l'antenne primaire (cf. figure 6). L'invention se ne limite pas à la communication en champ proche à 13,56 MHz, mais s'étend à toute communication radio haute fréquence, elle s'applique également, par exemple, à une antenne de chargement inductif du type A 4WP (abréviation de « Alliance for Wireless Power », ou alliance pour le chargement inductif sans fil) de fréquence de charge égale à 6 MHz.