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WO2024223422A1 - Dispositif electronique radiofrequence - Google Patents

Dispositif electronique radiofrequence Download PDF

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Publication number
WO2024223422A1
WO2024223422A1 PCT/EP2024/060668 EP2024060668W WO2024223422A1 WO 2024223422 A1 WO2024223422 A1 WO 2024223422A1 EP 2024060668 W EP2024060668 W EP 2024060668W WO 2024223422 A1 WO2024223422 A1 WO 2024223422A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiofrequency
enclosure
electronic device
terminals
transition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/060668
Other languages
English (en)
Inventor
Hussein JAAFAR
Loïc Marnat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of WO2024223422A1 publication Critical patent/WO2024223422A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/024—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for remote indication
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
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    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/328—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors between a radiating element and ground

Definitions

  • the present description relates generally to electronic devices, and more particularly to radiofrequency electronic devices.
  • Radiofrequency electronic devices capable of powering and/or communicating remotely with other electronic devices have been proposed.
  • existing radiofrequency electronic devices suffer from various drawbacks.
  • the radiofrequency electromagnetic field produced by the transmitter device is subject to constraints due to the existence of natural excitation modes imposed by the dimensions and geometry of the enclosure. This results in undesirable phenomena, such as a reduction in the bandwidth and the appearance of local drops in field intensity, which are detrimental to the power supply of the receiver device by the transmitter device and/or to remote communication between these devices.
  • an electronic device comprising:
  • a power divider circuit comprising an input intended to receive a radiofrequency signal
  • At least one first radiofrequency transition terminal connected to a first output of the power divider circuit; and - at least one phase shifter circuit connecting a second output of the power divider circuit to a second radiofrequency transition terminal, the first and second radiofrequency transition terminals being intended to be placed in contact with an external face of a metal enclosure.
  • each phase shifter circuit comprises a delay line.
  • the delay line comprises a microstrip line.
  • the input of the power divider circuit is connected to a coaxial connector.
  • the power divider circuit is a Wilkinson divider.
  • the power divider circuit, the phase shifter circuit and the first and second radio frequency transition terminals are formed in the same metallization level of a printed circuit board.
  • One embodiment provides a system comprising:
  • the metal enclosure comprises a cover closing a tank.
  • the radiofrequency transition terminals are in contact with the cover of the enclosure.
  • each first device is a sensor, preferably a temperature sensor.
  • each first device is an energy receiver.
  • each first device comprises an antenna and a surface acoustic wave sensor.
  • the system comprises a single second device.
  • an electronic device comprising:
  • the first and second radiofrequency transition terminals being intended to be placed in contact with an external face of a metal enclosure.
  • said at least one capacitive or inductive element is a single capacitor of variable capacitance.
  • said at least one capacitive or inductive element is a single variable inductance coil.
  • said at least one capacitive or inductive element is connected to the second radiofrequency transition terminal by a microstrip line.
  • the first radiofrequency transition terminal is connected to a coaxial connector by a microstrip line.
  • said at least one capacitive or inductive element and the first and second radiofrequency transition terminals are formed in the same metallization level of a printed circuit board.
  • Figure 1 is a schematic and partial side and sectional view of an exemplary system comprising radiofrequency electronic devices according to one embodiment
  • Figure 2 is a graph illustrating variations, as a function of a transmission frequency, of a reflection coefficient of the radiofrequency electronic devices of the system of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic and partial top view of an exemplary system comprising a radiofrequency electronic device according to one embodiment
  • Figure 4 is a schematic and partial top view of the radiofrequency electronic device of the system of Figure 3 according to one embodiment
  • Figure 5 is a schematic and partial side and sectional view of an exemplary system comprising radiofrequency electronic devices according to one embodiment
  • Figure 6 is a graph illustrating variations, as a function of a transmission frequency, of a reflection coefficient of the radiofrequency electronic devices of the system of Figure 5;
  • Figure 7 is a schematic and partial top view of an exemplary system comprising a radiofrequency electronic device according to one embodiment
  • Figure 8 is a schematic and partial top view of a portion of the radiofrequency electronic device of the system of Figure 7 according to one embodiment
  • Figure 9 is a schematic and partial top view of another part of the radiofrequency electronic device of the system of Figure 7 according to one embodiment.
  • Figure 1 is a schematic and partial side and sectional view of an exemplary system 100 comprising radiofrequency electronic devices according to one embodiment.
  • the system 100 comprises an enclosure 101 comprising a tank 103 closed, in the upper part, by a cover 105.
  • the tank 103 and the cover 105 thus form a chamber, or cavity, delimited by the walls and the bottom of the tank 103, and by the internal face of the cover 105 (the lower face of the cover 105, in the orientation of FIG. 1).
  • the enclosure 101 of the system 100 is for example essentially made of a conductive material, for example a metal or a conductive metal alloy.
  • the cover 105 can be made of the same material as the tank 103, or of a different material.
  • the enclosure 101 comprises the tank 103 closed by the cover 105
  • this example is not limiting, the enclosure 101 of the system 100 being able, more generally, to be produced by means of any elements making it possible to form a cavity, or room, entirely delimited by walls made mainly of a conductive material.
  • the cover 105 is electrically isolated from the tank 103.
  • the cover 105 is separated from the tank 103 by an insulating element, for example a seal made of a dielectric material, interposed between the cover 105 and the tank 103.
  • the tank 103 is for example brought to a reference potential, for example ground.
  • the system 100 further comprises a radiofrequency electronic device 107 located outside the enclosure 101.
  • the radiofrequency electronic device 107 is for example intended to communicate, by electromagnetic coupling, with one or more other radiofrequency electronic devices 109 located inside the enclosure 101. More specifically, in this example, the radiofrequency electronic device 107 is intended to power the cover 105, so that the cover 105 produces an electromagnetic field inside the enclosure 101 to enable communication with the radiofrequency electronic devices 109.
  • FIG. 1 A radiofrequency electronic device 107 located outside the enclosure 101.
  • the radiofrequency electronic device 107 is for example intended to communicate, by electromagnetic coupling, with one or more other radiofrequency electronic devices 109 located inside the enclosure 101. More specifically, in this example, the radiofrequency electronic device 107 is intended to power the cover 105, so that the cover 105 produces an electromagnetic field inside the enclosure 101 to enable communication with the radiofrequency electronic devices 109.
  • FIG. 1 illustrates an example in which five radiofrequency electronic devices 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 and 109-5 are placed inside the enclosure 101, this example is not not limiting, the enclosure 101 being able to contain any number, non-zero, of radiofrequency electronic devices 109 capable of communicating with the radiofrequency electronic device 107 placed outside the enclosure 101.
  • the radiofrequency electronic devices 109 are secured to a substrate 111.
  • the substrate 111 is for example a wafer or a piece of wafer in and on which the radiofrequency electronic devices 109.
  • the substrate 111 rests on a support 113, for example a heating plate.
  • the support 113 has for example, in side view, a T shape, one end of the vertical part of which rests on the bottom of the tank 103 and the horizontal part of which is substantially parallel to the bottom of the tank 103 and to the lower and upper faces of the cover 105.
  • the radiofrequency electronic devices 109 are located on the side of a face of the substrate 111 opposite the support 113 (on the side of the upper face of the substrate 111, in the orientation of FIG. 1), the radiofrequency electronic devices 109 being arranged facing the cover 105 of the enclosure 101.
  • the radiofrequency electronic devices 109 of the system 100 are sensors, for example temperature or pressure sensors, intended to be powered by an electromagnetic field EMF produced by the cover 105 excited by the device 107 and to transmit in return, to the device 107, information relating to physical quantities, for example the temperature or the pressure prevailing inside the enclosure 101.
  • the radiofrequency electronic devices 109 are temperature sensors, this makes it possible for example to know the temperature at different locations inside the enclosure 101, for example at different points on the surface of the substrate 111, in order for example to make it possible to map the temperature in different zones located inside the enclosure 101. As an example, this makes it possible to monitor the temperature of the substrate 111 in real time while the substrate 111 is heated by the support 113.
  • each radiofrequency electronic device 109 of the system 100 comprises for example, in the case where the devices 109 are sensors, an antenna connected to a surface acoustic wave (SAW) sensor.
  • the acoustic wave sensor of each radiofrequency electronic device 109 has for example a resonance frequency that varies depending on the temperature to which the radiofrequency electronic device 109 is subjected, in the case where the devices 109 are temperature sensors.
  • the resonance frequencies of the devices 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 and 109-5 vary around central frequencies f i , f2 , fs , f4 and fs , respectively.
  • the central frequencies f i , fs , fs , f4 and fs are for example different from each other, so as to be able to discriminate the signals coming from the different radiofrequency electronic devices 109.
  • the radiofrequency electronic device 107 comprises a power divider circuit 115 (DIV) one output of which is connected, via a phase shifter circuit 117 (c
  • the radiofrequency transition terminals 119a and 119b of the radiofrequency electronic device 107 are on and in contact with an outer face of the enclosure 101. More specifically, in the illustrated example, the terminals 119a and 119b are on and in contact with the outer face of the cover 105 of the enclosure 101 (the upper face of the cover 105, in the orientation of FIG. 1), so as to excite the cover 105 by means of the radiofrequency signals applied by the radiofrequency transition terminals 119a and 119b.
  • each radiofrequency transition terminal 119a, 119b is a metal pad having, in top view, a substantially circular outline. This example is however not limiting, each radiofrequency transition terminal 119a, 119b being able, as a variant, to have any shape.
  • the power divider circuit 115 of the device 107 is for example intended to receive a radiofrequency signal SIG, and to retransmit the radiofrequency signal on each of its outputs.
  • the power of the signal on each output of the circuit 115 is for example substantially equal to half the power of the input signal SIG.
  • the radiofrequency signal is then transmitted to the radiofrequency transition terminals 119a and 119b so as to allow the emission of the electromagnetic field EMF by means of the cover 105.
  • the electromagnetic field EMF is produced inside the enclosure 101, for example in the direction of the radiofrequency electronic devices 109.
  • the electromagnetic field EMF makes it possible, for example, to power and communicate with the radiofrequency electronic devices 109, for example to determine the resonance frequency of each device 109 in order to estimate the temperature to which this device 109 is exposed, in the case where the devices 109 are temperature sensors.
  • the SIG signal is, for example, a voltage referenced relative to the potential applied to the tank 103.
  • Figure 2 is a graph illustrating variations, as a function of an emission frequency f, of a reflection coefficient Su of the radiofrequency electronic devices 107 and 109 of the system 100 of Figure 1. More specifically, Figure 2 includes a curve 207 illustrating the variations of the reflection coefficient Su of the radiofrequency electronic device 107 as a function of the emission frequency f, and curves 209-1, 209-2, 209-3, 209-4 and 209-5 illustrating the variations of the reflection coefficient Su of the devices radio frequency electronics 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 and 109-5, respectively, depending on the emission frequency f .
  • FIG. 2 illustrates an example in which the reflection coefficient Su of each radiofrequency electronic device 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 is minimal when the emission frequency f is equal to the central frequency fi, f2, fs, fv fs of the device considered.
  • FIG. 2 illustrates an example in which the resonance frequency, or natural frequency, of each radiofrequency electronic device 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 is substantially equal to its central frequency.
  • the resonance frequency of each radiofrequency electronic device 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 can of course be different from its central frequency fi, fs, fs, f fs.
  • the shift of the resonant frequency of a radiofrequency electronic device 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 relative to its central frequency fi, fs, fs, f fs depends on a temperature difference to which the device 109 is exposed relative to a temperature corresponding to the case where the resonant frequency of the device 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 is equal to its central frequency fi, f2, fs, f fs- This thus makes it possible to know the temperature to which each device 109 considered is exposed inside the enclosure 101.
  • FIG. 2 illustrates an example in which the central frequencies f 1 , f 2 , f s , f 4 and f 5 are spaced from each other uniformly.
  • This example is however not limiting, the central frequencies f 1 , f 2 , f s , f 4 and f s being able, as a variant, to be spaced from each other in any manner.
  • An advantage of providing, in the radiofrequency electronic device 107, two radiofrequency transition terminals 119a and 119b transmitting signals out of phase with each other is that this makes it possible to broaden the bandwidth of the radiofrequency electromagnetic field EMF produced by the device 107 (curve 207) compared to the bandwidth that would be obtained by using, for example, a single radiofrequency transition terminal (dotted curve 207'), for example, terminal 119b. This makes it possible, for example, to address several devices 109, or a larger number of devices 109.
  • An advantage of the radiofrequency electronic device 107 is that it does not require modifications to the geometry of the enclosure 101. This makes it possible to integrate the device 107 into enclosures of various shapes and sizes. Another advantage of the device 107 is that it does not require the integration of elements, in particular one or more radiofrequency field emitters, inside the enclosure 101. This makes it possible to use the device 107 in applications where the devices 109 are exposed to difficult ambient conditions, for example temperatures of the order of several hundred degrees, making it impossible to integrate all or part of the radiofrequency electronic device 107 inside the enclosure.
  • the central frequencies f1, f2, fs, f4 and fs are of the order of several hundred megahertz, for example between 800 and 1000 MHz.
  • the frequency band comprising the central frequencies f1, fs, fs, f4 and fs has for example a width that is all the greater as the number of devices 109 is large.
  • FIG. 3 is a schematic and partial top view of an exemplary system 300 comprising the radiofrequency electronic device 107 according to one embodiment.
  • the system 300 of FIG. 3 differs from the system 100 of FIG. 1 in that, in the system 300 of FIG. 3, the radiofrequency electronic device 107 is interposed between the cover 105 and the tank 103 (not shown) of the enclosure 101.
  • the cover 105 comprises several access points or ports 301 (five ports 301-1, 301-2, 301-3, 301-4 and 301-5, in the example illustrated in FIG. 3).
  • the radiofrequency transition terminals 119a and 119b of the radiofrequency electronic device 107 are for example arranged so as to be brought into contact with the ports 301-1 and 301-2, respectively.
  • the ports 301 correspond to holes intended to be crossed by fixing means, for example bolts, making it possible to mechanically secure the cover 105 to the tank 103.
  • Insulating elements may be provided to provide electrical insulation between the cover 105 and the tank 103.
  • the ports 301-1 and 301-2 where the radiofrequency transition terminals 119a and 119b are placed are adjacent.
  • the ports 301 receiving the terminals 119a and 119b being able, as a variant, to be non-adjacent.
  • the ports 301 where the radiofrequency transition terminals 119a and 119b are placed are chosen from results obtained using digital simulation tools, depending for example on the geometry of the enclosure 101, the number of ports 301 available, the frequency of the field, etc., for example so as to obtain the widest possible bandwidth.
  • Figure 4 is a schematic and partial top view of the radiofrequency electronic device 107 of the system 300 of Figure 3 according to one embodiment.
  • the power divider circuit 115 is a Wilkinson divider comprising an input terminal connected to the input of the radiofrequency electronic device 107.
  • the input of the device 107 comprises a connector 401, for example a coaxial connector, for example of the SMA (SubMiniature version A) type, intended to receive the SIG signal.
  • the power divider circuit 115 comprises two conductive tracks connected to the connector 401 and a resistive element 403, for example a resistor, connecting the two conductive tracks in the vicinity of the outputs of the circuit 115.
  • the resistive element 403 has a resistance of the order of 100 Q.
  • the outputs of the power divider circuit 115 are connected to the radiofrequency transition terminals 119a and 119b by conductive tracks of different lengths.
  • the phase shifter circuit 117 thus comprises, for example, a delay line. More specifically, in the example illustrated in FIG. 4 , the radiofrequency transition terminal 119a is connected to an output of the power divider circuit 115 by a conductive track 405a having a length greater than another conductive track 405b connecting the radiofrequency transition terminal 119b to the other output of the power divider circuit 115.
  • the difference in length between the tracks 405a and 405b is such that the signal transmitted to the radiofrequency transition terminal 119a is phase-shifted by approximately 90° relative to the signal transmitted to the radiofrequency transition terminal 119b.
  • the respective lengths of the tracks conductive 405a and 405b which can be chosen to obtain any phase shift between the signals applied to the radiofrequency transition terminals 119a and 119b, the phase shift between these signals being able for example to be determined by means of digital simulation tools so as to maximize the width of the bandwidth of the EMF field produced by the device 107.
  • the power divider circuit 115, the phase shifter circuit 117, the conductive tracks 405a and 405b, and the radio frequency transition terminals 119a and 119b are formed in one metallization level of a printed circuit board.
  • the conductive tracks 405a and 405b are, for example, part of microstrip lines further comprising a ground plane formed in another metallization level disposed on a side of the printed circuit board opposite the side on which the circuits 115 and 117, the tracks 405a and 405b, and the terminals 119a and 119b are formed.
  • the ground plane located on the opposite side of the printed circuit board is for example in contact with the tank 103.
  • the conductive tracks 405a and 405b being able, as a variant, to be produced by any type of transmission line, for example a strip line, a coplanar waveguide, a coaxial cable, etc.
  • the printed circuit board comprises two levels of metallization
  • the embodiments described are not limited to this case, the printed circuit board being able more generally to have any number, for example greater than or equal to two, of levels of metallization in which are formed the conductive elements of the device 107.
  • the power divider circuit 115 is of the “Wilkinson divider” type and in which the phase shifter circuit 117 comprises a delay line, formed on one face of a printed circuit board, these circuits can of course be produced by any other means and on any type of support appropriate to the application.
  • structures other than that illustrated in FIG. 4 may be provided by the person skilled in the art based on the indications of the present description, in particular to meet objectives of compactness of the system.
  • the person skilled in the art is able to provide a more compact structure than that illustrated in FIG. 4 and in which the power divider circuit 115 has a generally oval or elliptical shape.
  • a conductive track substantially orthogonal to the major axis of the ellipse formed by the circuit 115 connects for example the connector 401 to the circuit 115, and the conductive tracks 405a and 405b are for example respectively connected to the circuit 115 in the vicinity of foci of the ellipse.
  • the conductive tracks 405a and 405b to the circuit 115 are for example connected respectively at locations of the circuit 115 separated by a distance substantially equal to the major axis of the ellipse. Furthermore, each conductive track 405a, 405b may, as a variant, have a non-angular shape.
  • Figure 5 is a schematic and partial side and sectional view of an exemplary system 500 comprising radio frequency electronic devices according to one embodiment.
  • the system 500 of Figure 5 and the system 100 of Figure 1 comprise elements in common. These common elements will not be detailed again below.
  • the system 500 of FIG. 5 differs from the system 100 of FIG. 1 in that the system 500 comprises a radiofrequency electronic device 507 similar to the radiofrequency electronic device 107 of the system 100 of FIG. 1, and comprising in particular the radiofrequency transition terminals 119a and 119b.
  • the radiofrequency transition terminal 119a is connected to a terminal for applying a reference potential, for example ground, via an adjustable or controllable element 517, and the radiofrequency signal SIG to be transmitted is applied to the radiofrequency transition terminal 119b.
  • the controllable element 517 comprises for example at least one controllable capacitive element and/or at least one controllable inductive element.
  • controllable element 517 comprises a single variable capacitance capacitor, a single varicap diode, a set of switchable capacitors or a set of switchable varicap diodes.
  • the controllable element 517 may, in addition or as a variant, comprise a single variable inductance coil or a set of switchable coils.
  • the capacitance and/or the inductance of the controllable element 517 may vary discretely, or substantially continuously.
  • the element 517 is for example controlled by a control signal originating from a control circuit (not illustrated in FIG. 5) external or internal to the radiofrequency electronic device 507.
  • FIG. 6 is a graph illustrating variations, as a function of a transmission frequency f, of a reflection coefficient Su of the radiofrequency electronic devices 507 and 109 of the system 500 of Figure 5. More specifically, Figure 6 includes a curve 607 illustrating the variations of the reflection coefficient Su of the radiofrequency electronic device 507 as a function of the transmission frequency f.
  • Figure 6 further includes curves 209-1, 209-2, 209-3, 209-4 and 209-5 illustrating the variations of the reflection coefficient Su of the radiofrequency electronic devices 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 and 109-5 as a function of the transmission frequency f as previously described in relation to Figure 2.
  • An advantage of providing, in the radiofrequency electronic device 507, the controllable element 517 is that this makes it possible to shift the natural resonant frequency of the device 507 (arrows pointing to the left and to the right, in the orientation of FIG. 6), compared with what would be obtained by using, for example, only the radiofrequency transition terminal 119b. This makes it possible, for example, to address several devices 109, or a larger number of devices 109, by controlling the element 517 so as to scan the frequency domain within which the natural frequencies of the devices 109 are likely to be found.
  • FIG. 7 is a schematic and partial top view of an example of a system 700 comprising the radiofrequency electronic device 507 of Figure 5 according to one embodiment.
  • the system 700 of Figure 7 differs for example from the system 500 of Figure 5 in that, in the system 700 of Figure 7, the radiofrequency electronic device 507 is interposed between the cover 105 and the tank 103 (not shown) of the enclosure 101.
  • the radiofrequency electronic device 507 comprises two separate parts 507a and 507b.
  • the part 507a of the device 507 comprises, for example, the radiofrequency transition terminal 119a
  • the part 507b of the device 507 comprises the radiofrequency transition terminal 119b.
  • the radiofrequency transition terminals 119a and 119b of the radiofrequency electronic device 507 are for example arranged so as to be brought into contact with the ports 301-4 and 301-2, respectively.
  • the ports 301-4 and 301-2 where the radiofrequency transition terminals 119a and 119b are placed are not adjacent. This example is however not limiting, the ports 301 receiving the terminals 119a and 119b being able, as a variant, to be adjacent.
  • the ports 301 where the radiofrequency transition terminals 119a and 119b are placed are chosen from results obtained using digital simulation tools, depending for example on the geometry of the enclosure 101, the number of ports 301 available, the frequency of the field, etc., for example so as to be able to scan the widest possible range of frequencies.
  • Figure 8 is a schematic and partial top view of part 507b of the radiofrequency electronic device 507 of the system 700 of Figure 7 according to one embodiment.
  • the part 507b of the device 507 comprises a connector 801 intended to receive the SIG signal.
  • the connector 801 is for example similar or identical to the connector 401 previously described in relation to FIG. 4.
  • the connector 801 is connected, by a conductive track 803, to the radiofrequency transition terminal 119b.
  • the radiofrequency transition terminal 119b is formed in a metallization level of a printed circuit board.
  • the conductive track 803 is for example part of a microstrip line further comprising a ground plane formed in another metallization level arranged on one side of the printed circuit board opposite the side on which the terminal 119b is formed.
  • the ground plane located on the opposite side of the printed circuit board is for example in contact with the tank 103.
  • the conductive track 803 being able, as a variant, to be produced by any type of transmission line as detailed previously for the conductive tracks 405a and 405b.
  • Figure 9 is a schematic and partial top view of part 507a of the radiofrequency electronic device 507 of the system 700 of Figure 7 according to one embodiment.
  • the portion 507a of the device 507 comprises a conductive track 903 connecting the radiofrequency transition terminal 119a to the controllable element 517.
  • the radiofrequency transition terminal 119a is formed in a metallization level of a printed circuit board.
  • the conductive track 903 is for example part of a microstrip line further comprising a ground plane formed in another metallization level arranged on one side of the printed circuit board opposite the side on which the terminal 119a is formed.
  • the ground plane located on the opposite side of the printed circuit board is for example in contact with the tank 103.
  • the controllable element 517 is a surface-mounted component disposed on the side of the printed circuit board where the conductive track 903 is formed.
  • radiofrequency transition terminals similar to terminals 119a and 119b and making it possible to apply, at different locations on the external face of the enclosure 101, signals out of phase with respect to each other, the terminals being for example connected to outputs of the same power divider circuit by microstrip lines of different lengths.
  • FIGS. 5 to 9 takes as an example a case in which the systems 500 and 700 comprise a single controllable element 517 connected to a radiofrequency transition terminal 119a
  • the person skilled in the art is able, from the indications of the present description, to provide any number, greater than or equal to two, of controllable elements identical or similar to the element 517, for example a number greater than or equal to two of controllable elements 517 each connected to radiofrequency transition terminals at different locations on the outer face of the enclosure 101, for example a device 507 comprising a single part 507b and several parts 507a arranged on several ports 301 of the cover 105.
  • the person skilled in the art is capable of producing the parts 507a and 507b of the device 507 on the same printed circuit board, and of producing the device 107 on several printed circuit boards.

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Abstract

La présente description concerne un dispositif électronique (507) comprenant : – au moins une première borne de transition radiofréquence (119b) destinée à recevoir un signal radiofréquence (SIG); et – au moins un élément capacitif ou inductif (517) connecté à une deuxième borne de transition radiofréquence (119a), les première et deuxième bornes de transition radiofréquence étant destinées à être mises en contact avec une face extérieure d'une enceinte métallique (101).

Description

DESCRIPTION
Dispositif électronique radiof équence
La présente demande est basée sur, et revendique la priorité de, la demande de brevet français 2304315 déposée le 28 avril 2023 et intitulée « Dispositif électronique radiofréquence », qui est considérée comme faisant partie intégrante de la présente description dans les limites prévues par la loi.
Domaine technique
[0001] La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques, et plus particulièrement les dispositifs électroniques radiofréquence.
Technique antérieure
[0002] Des dispositifs électroniques radiofréquence capables d'alimenter et/ou de communiquer à distance avec d'autres dispositifs électroniques ont été proposés. Les dispositifs électroniques radiofréquence existants souffrent toutefois de divers inconvénients. En particulier, lorsqu'un dispositif émetteur est utilisé pour produire un champ électromagnétique radiofréquence destiné à alimenter et/ou communiquer avec un dispositif récepteur situé à l'intérieur d'une enceinte métallique, le champ électromagnétique radiofréquence produit par le dispositif émetteur est soumis à des contraintes dues à l'existence de modes propres d'excitation imposés par les dimensions et la géométrie de l'enceinte. Cela se traduit par des phénomènes indésirables, tels qu'une réduction de la bande passante et l'apparition de baisses locales d'intensité du champ, nuisant à l'alimentation du dispositif récepteur par le dispositif émetteur et/ou à la communication à distance entre ces dispositifs.
[0003] Afin de pallier ces inconvénients, il a notamment été proposé d'agir sur les modes propres d'une enceinte métallique en modifiant sa géométrie au moyen d'éléments parasites placés à l'intérieur de l'enceinte métallique. Toutefois, une telle modification de la géométrie interne de l'enceinte métallique peut s'avérer difficile, voire impossible, à mettre en œuvre, notamment en raison de contraintes d'aménagement tendant à limiter le nombre d'emplacements possibles pour disposer des éléments parasites à l'intérieur de l'enceinte métallique, et présente en outre l'inconvénient de n' être optimisée que pour une gamme très restreinte de fréquences d'émission.
[0004] Par ailleurs, une autre stratégie consiste à choisir les dimensions de l'enceinte métallique de sorte que plusieurs modes propres d'excitation puissent s'établir dans l'enceinte à la fréquence de transmission souhaitée. Des émetteurs sont alors répartis à l'intérieur de l'enceinte et commandés, par exemple de manière incohérente, afin d'établir le champ à la fréquence souhaitée. Toutefois, cela présente l'inconvénient de devoir fixer les dimensions de l'enceinte métallique en fonction de la fréquence. Cela nécessite en outre que les émetteurs soient intégrés à l'intérieur de l'enceinte, ce qui peut s'avérer difficile, voire impossible, à cause des conditions d'ambiance (pression, température, humidité, etc.) régnant à l'intérieur de l'enceinte.
Résumé de l'invention
[0005] Il serait souhaitable de pallier les inconvénients des dispositifs électroniques radiofréquence existants. Il existe en particulier un besoin d'améliorer les dispositifs destinés à émettre un champ à l'intérieur d'une enceinte métallique.
[0006] Pour cela, un mode de réalisation prévoit un dispositif électronique comprenant :
- un circuit diviseur de puissance comportant une entrée destinée à recevoir un signal radiofréquence ;
- au moins une première borne de transition radiofréquence connectée à une première sortie du circuit diviseur de puissance ; et - au moins un circuit déphaseur reliant une deuxième sortie du circuit diviseur de puissance à une deuxième borne de transition radiofréquence, les première et deuxième bornes de transition radiofréquence étant destinées à être mises en contact avec une face extérieure d'une enceinte métallique.
[0007] Selon un mode de réalisation, chaque circuit déphaseur comprend une ligne à retard.
[0008] Selon un mode de réalisation, la ligne à retard comprend une ligne microruban.
[0009] Selon un mode de réalisation, l'entrée du circuit diviseur de puissance est connectée à un connecteur coaxial.
[0010] Selon un mode de réalisation, le circuit diviseur de puissance est un diviseur de Wilkinson.
[0011] Selon un mode de réalisation, le circuit diviseur de puissance, le circuit déphaseur et les première et deuxième bornes de transition radiofréquence sont formés dans un même niveau de métallisation d'une carte de circuit imprimé.
[0012] Un mode de réalisation prévoit un système comprenant :
- une enceinte métallique ;
- au moins un premier dispositif électronique disposé à l'intérieur de l'enceinte métallique ; et
- au moins un deuxième dispositif tel que décrit.
[0013] Selon un mode de réalisation, l'enceinte métallique comprend un couvercle obturant une cuve.
[0014] Selon un mode de réalisation, les bornes de transition radiofréquence sont en contact avec le couvercle de l'enceinte
[0015] Selon un mode de réalisation, chaque premier dispositif est un capteur, de préférence un capteur de température . [0016] Selon un mode de réalisation, chaque premier dispositif est un récepteur d'énergie.
[0017] Selon un mode de réalisation, chaque premier dispositif comprend une antenne et un capteur d'ondes acoustiques de surface.
[0018] Selon un mode de réalisation, le système comprend un seul deuxième dispositif.
[0019] Par ailleurs, un mode de réalisation prévoit un dispositif électronique comprenant :
- au moins une première borne de transition radiofréquence destinée à recevoir un signal radiofréquence ; et
- au moins un élément capacitif ou inductif connecté à une deuxième borne de transition radiofréquence, les première et deuxième bornes de transition radiofréquence étant destinées à être mises en contact avec une face extérieure d'une enceinte métallique.
[0020] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un élément capacitif ou inductif est un unique condensateur de capacité variable.
[0021] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un élément capacitif ou inductif est une unique bobine d'inductance variable.
[0022] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un élément capacitif ou inductif est connecté à la deuxième borne de transition radiofréquence par une ligne microruban.
[0023] Selon un mode de réalisation, la première borne de transition radiofréquence est connectée à un connecteur coaxial par une ligne microruban.
[0024] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un élément capacitif ou inductif et les première et deuxième bornes de transition radiofréquence sont formées dans un même niveau de métallisation d'une carte de circuit imprimé. Brève description des dessins
[0025] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0026] la figure 1 est une vue de côté et en coupe, schématique et partielle, d'un exemple de système comprenant des dispositifs électroniques radiofréquence selon un mode de réalisation ;
[0027] la figure 2 est un graphique illustrant des variations, en fonction d'une fréquence d'émission, d'un coefficient de réflexion des dispositifs électroniques radiofréquence du système de la figure 1 ;
[0028] la figure 3 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'un exemple de système comprenant un dispositif électronique radiofréquence selon un mode de réalisation ;
[0029] la figure 4 est une vue de dessus, schématique et partielle, du dispositif électronique radiofréquence du système de la figure 3 selon un mode de réalisation ;
[0030] la figure 5 est une vue de côté et en coupe, schématique et partielle, d'un exemple de système comprenant des dispositifs électroniques radiofréquence selon un mode de réalisation ;
[0031] la figure 6 est un graphique illustrant des variations, en fonction d'une fréquence d'émission, d'un coefficient de réflexion des dispositifs électroniques radiofréquence du système de la figure 5 ;
[0032] la figure 7 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'un exemple de système comprenant un dispositif électronique radiofréquence selon un mode de réalisation ; [0033] la figure 8 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'une partie du dispositif électronique radiofréquence du système de la figure 7 selon un mode de réalisation ; et
[0034] la figure 9 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'une autre partie du dispositif électronique radiofréquence du système de la figure 7 selon un mode de réalisation .
Description des modes de réalisation
[0035] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
[0036] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les enceintes métalliques sur lesquelles peuvent être disposés les dispositifs électroniques radiofréquence décrits ne sont pas détaillées, les modes de réalisation de la présente description étant compatibles avec toutes ou la plupart des enceintes métalliques susceptibles de tirer profit de la mise en œuvre d'un dispositif électronique radiofréquence pour alimenter et/ou communiquer avec un ou plusieurs autres dispositifs électroniques radiofréquence situés à l'intérieur de l'enceinte métallique.
[0037] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais « coupled ») entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
[0038] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes « avant », « arrière », « haut », « bas »,
« gauche », « droite », etc., ou relative, tels que les termes « dessus », « dessous », « supérieur », « inférieur », etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes « horizontal », « vertical », etc., il est fait référence, sauf précision contraire, à l'orientation des figures.
[0039] Sauf précision contraire, les expressions « environ », « approximativement », « sensiblement », et « de l'ordre de » signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0040] La figure 1 est une vue de côté et en coupe, schématique et partielle, d'un exemple de système 100 comprenant des dispositifs électroniques radiofréquence selon un mode de réalisation.
[0041] Dans l'exemple représenté, le système 100 comprend une enceinte 101 comportant une cuve 103 obturée, en partie supérieure, par un couvercle 105. La cuve 103 et le couvercle 105 forment ainsi une chambre, ou cavité, délimitée par les parois et le fond de la cuve 103, et par la face interne du couvercle 105 (la face inférieure du couvercle 105, dans l'orientation de la figure 1) . L'enceinte 101 du système 100 est par exemple essentiellement constituée d'un matériau conducteur, par exemple un métal ou un alliage métallique conducteur. Le couvercle 105 peut être constitué du même matériau que la cuve 103, ou d'un matériau différent. Bien que la figure 1 illustre un exemple dans lequel l'enceinte 101 comprend la cuve 103 obturée par le couvercle 105, cet exemple n'est pas limitatif, l'enceinte 101 du système 100 pouvant, de manière plus générale, être réalisée au moyen d'éléments quelconques permettant de former une cavité, ou chambre, entièrement délimitée par des parois constituées majoritairement d'un matériau conducteur.
[0042] Bien que cela n'ait pas été détaillé en figure 1, le couvercle 105 est isolé électriquement de la cuve 103. À titre d'exemple, le couvercle 105 est séparé de la cuve 103 par un élément isolant, par exemple un joint en un matériau diélectrique, interposé entre le couvercle 105 et la cuve 103. La cuve 103 est par exemple portée à un potentiel de référence, par exemple la masse.
[0043] Dans l'exemple illustré, le système 100 comprend en outre un dispositif électronique radiofréquence 107 situé à l'extérieur de l'enceinte 101. Le dispositif électronique radiofréquence 107 est par exemple destiné à communiquer, par couplage électromagnétique, avec un ou plusieurs autres dispositifs électroniques radiofréquence 109 situés à l'intérieur de l'enceinte 101. Plus précisément, dans cet exemple, le dispositif électronique radiofréquence 107 est destiné à alimenter le couvercle 105, afin que le couvercle 105 produise un champ électromagnétique à l'intérieur de l'enceinte 101 pour permettre de communiquer avec les dispositifs électroniques radiofréquence 109. Bien que la figure 1 illustre un exemple dans lequel cinq dispositifs électroniques radiofréquence 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 et 109-5 sont placés à l'intérieur de l'enceinte 101, cet exemple n'est pas limitatif, l'enceinte 101 pouvant contenir un nombre quelconque, non nul, de dispositifs électroniques radiofréquence 109 susceptibles de communiquer avec le dispositif électronique radiofréquence 107 placé hors de l' enceinte 101.
[0044] Dans l'exemple illustré en figure 1, les dispositifs électroniques radiofréquence 109 sont solidaires d'un substrat 111. Le substrat 111 est par exemple une plaquette ou un morceau de plaquette dans et sur lequel sont formés les dispositifs électroniques radiofréquence 109. Dans l'exemple représenté, le substrat 111 repose sur un support 113, par exemple une platine chauffante. Le support 113 présente par exemple, en vue de côté, une forme de T dont une extrémité de la partie verticale repose sur le fond de la cuve 103 et dont la partie horizontale est sensiblement parallèle au fond de la cuve 103 et aux faces inférieure et supérieure du couvercle 105. Dans l'exemple illustré, les dispositifs électroniques radiofréquence 109 sont situés du côté d'une face du substrat 111 opposée au support 113 (du côté de la face supérieure du substrat 111, dans l'orientation de la figure 1) , les dispositifs électroniques radiofréquence 109 étant disposés en vis-à-vis du couvercle 105 de l'enceinte 101.
[0045] À titre d'exemple, les dispositifs électroniques radiofréquence 109 du système 100 sont des capteurs, par exemple des capteurs de température ou de pression, destinés à être alimentés par un champ électromagnétique EMF produit par le couvercle 105 excité par le dispositif 107 et à transmettre en retour, au dispositif 107, des informations relatives à des grandeurs physiques, par exemple la température ou la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte 101. Dans un cas où les dispositifs électroniques radiofréquence 109 sont des capteurs de température, cela permet par exemple de connaître la température en différents emplacements à l'intérieur de l'enceinte 101, par exemple en différents points à la surface du substrat 111, afin par exemple de permettre de cartographier la température dans différentes zones situées à l'intérieur de l'enceinte 101. À titre d'exemple, cela permet d'effectuer un suivi de la température du substrat 111 en temps réel pendant que le substrat 111 est chauffé par le support 113.
[0046] Bien que cela n'ait pas été détaillé en figure 1, chaque dispositif électronique radiofréquence 109 du système 100 comprend par exemple, dans le cas où les dispositifs 109 sont des capteurs, une antenne reliée à un capteur d'ondes acoustiques de surface (« Surface Acoustic Wave » - SAW, en anglais) . Le capteur d'ondes acoustiques de chaque dispositif électronique radiofréquence 109 présente par exemple une fréquence de résonance variable en fonction de la température à laquelle le dispositif électronique radiofréquence 109 est soumis, dans le cas où les dispositifs 109 sont des capteurs de température. À titre d'exemple, les fréquences de résonance des dispositifs 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 et 109-5 varient autour de fréquences centrales fi, f2, fs, f4 et fs, respectivement. Les fréquences centrales fi, fs, fs, f4 et fs sont par exemple différentes les unes des autres, de manière à pouvoir discriminer les signaux provenant des différents dispositifs électroniques radiofréquence 109.
[0047] Dans l'exemple représenté, le dispositif électronique radiofréquence 107 comprend un circuit diviseur de puissance 115 (DIV) dont une sortie est reliée, par l'intermédiaire d'un circuit déphaseur 117 (c|)) , à une borne de transition radiofréquence 119a et dont une autre sortie est connectée à une autre borne de transition radiofréquence 119b. Dans l'exemple illustré, les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b du dispositif électronique radiofréquence 107 sont sur et en contact avec une face extérieure de l'enceinte 101. Plus précisément, dans l'exemple représenté, les bornes 119a et 119b sont sur et en contact avec la face externe du couvercle 105 de l'enceinte 101 (la face supérieure du couvercle 105, dans l'orientation de la figure 1) , de sorte à exciter le couvercle 105 au moyen des signaux radiofréquence appliqués par les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b.
[0048] À titre d'exemple, chaque borne de transition radiofréquence 119a, 119b est un plot métallique présentant, en vue de dessus, un pourtour de forme sensiblement circulaire. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, chaque borne de transition radiofréquence 119a, 119b pouvant, à titre de variante, présenter une forme quelconque.
[0049] Le circuit diviseur de puissance 115 du dispositif 107 est par exemple destiné à recevoir un signal radiofréquence SIG, et à retransmettre le signal radiofréquence sur chacune de ses sorties. La puissance du signal sur chaque sortie du circuit 115 est par exemple sensiblement égale à la moitié de la puissance du signal d'entrée SIG. Le signal radiofréquence est ensuite transmis aux bornes de transition radiofréquence 119a et 119b de sorte à permettre l'émission du champ électromagnétique EMF au moyen du couvercle 105. Dans l'exemple représenté, le champ électromagnétique EMF est produit à l'intérieur de l'enceinte 101, par exemple en direction des dispositifs électroniques radiofréquence 109. Le champ électromagnétique EMF permet par exemple d'alimenter et de communiquer avec les dispositifs électroniques radiofréquence 109, par exemple de déterminer la fréquence de résonance de chaque dispositif 109 afin d'estimer la température à laquelle est exposée ce dispositif 109, dans le cas où les dispositifs 109 sont des capteurs de température. Le signal SIG est par exemple une tension référencée par rapport au potentiel appliqué à la cuve 103.
[0050] La figure 2 est un graphique illustrant des variations, en fonction d'une fréquence d'émission f, d'un coefficient de réflexion Su des dispositifs électroniques radiofréquence 107 et 109 du système 100 de la figure 1. Plus précisément, la figure 2 comprend une courbe 207 illustrant les variations du coefficient de réflexion Su du dispositif électronique radiofréquence 107 en fonction de la fréquence d'émission f, et des courbes 209-1, 209-2, 209-3, 209-4 et 209-5 illustrant les variations du coefficient de réflexion Su des dispositifs électroniques radiofréquence 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 et 109-5, respectivement, en fonction de la fréquence d'émission f .
[0051] Pour simplifier, la figure 2 illustre un exemple dans lequel le coefficient de réflexion Su de chaque dispositif électronique radiofréquence 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 est minimal lorsque la fréquence d'émission f est égale à la fréquence centrale fi, f2, fs, fv fs du dispositif considéré. En d'autres termes, la figure 2 illustre un exemple dans lequel la fréquence de résonance, ou fréquence propre, de chaque dispositif électronique radiofréquence 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 est sensiblement égale à sa fréquence centrale. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, la fréquence de résonance de chaque dispositif électronique radiofréquence 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 pouvant bien entendu être différente de sa fréquence centrale fi, fs, fs, f fs. À titre d'exemple, le décalage de la fréquence de résonance d'un dispositif électronique radiofréquence 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 par rapport à sa fréquence centrale fi, fs, fs, f fs dépend d'un écart de température à laquelle est exposé le dispositif 109 par rapport à une température correspondant au cas où la fréquence de résonance du dispositif 109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5 est égale à sa fréquence centrale fi, f2, fs, f fs- Cela permet ainsi de connaître la température à laquelle est exposé chaque dispositif 109 considéré à l'intérieur de l'enceinte 101.
[0052] Par ailleurs, la figure 2 illustre un exemple dans lequel les fréquences centrales fi, f2, fs, f4 et f5 sont espacées les unes des autres de manière uniforme. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, les fréquences centrales fi, f2, fs, f4 et fs pouvant, à titre de variante, être espacées les unes des autres de façon quelconque. [0053] Un avantage lié au fait de prévoir, dans le dispositif électronique radiofréquence 107, deux bornes de transition radiofréquence 119a et 119b transmettant des signaux déphasés l'un par rapport à l'autre est que cela permet d'élargir la bande passante du champ électromagnétique radiofréquence EMF produit par le dispositif 107 (courbe 207) par rapport à la bande passante que l'on obtiendrait en utilisant par exemple une seule borne de transition radiofréquence (courbe 207' en pointillé) , par exemple la borne 119b. Cela permet par exemple d'adresser plusieurs dispositifs 109, ou un nombre de dispositifs 109 plus important.
[0054] Un avantage du dispositif électronique radiofréquence 107 tient au fait qu'il ne nécessite pas de modifications de la géométrie de l'enceinte 101. Cela permet d'intégrer le dispositif 107 dans des enceintes de formes et de dimensions variées. Un autre avantage du dispositif 107 tient au fait qu'il ne nécessite pas l'intégration d'éléments, notamment un ou plusieurs émetteurs de champ radiofréquence, à l'intérieur de l'enceinte 101. Cela permet d'utiliser le dispositif 107 dans des applications où les dispositifs 109 sont exposés à des conditions d'ambiance difficiles, par exemple des températures de l'ordre de plusieurs centaines de degrés, rendant impossible l'intégration de tout ou partie du dispositif électronique radiofréquence 107 à l'intérieur de 1 ' enceinte .
[0055] À titre d'exemple, les fréquences centrales fi, f2, fs, f4 et fs sont de l'ordre de plusieurs centaines de mégahertz, par exemple comprises entre 800 et 1 000 MHz. La bande de fréquences comprenant les fréquences centrales fi, fs, fs, f4 et fs présente par exemple une largeur d' autant plus grande que le nombre de dispositifs 109 est important.
[0056] La figure 3 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'un exemple de système 300 comprenant le dispositif électronique radiofréquence 107 selon un mode de réalisation. Le système 300 de la figure 3 diffère du système 100 de la figure 1 en ce que, dans le système 300 de la figure 3, le dispositif électronique radiofréquence 107 est interposé entre le couvercle 105 et la cuve 103 (non représentée) de l'enceinte 101.
[0057] Dans l'exemple représenté, le couvercle 105 comprend plusieurs points d'accès ou ports 301 (cinq ports 301-1, 301-2, 301-3, 301-4 et 301-5, dans l'exemple illustré en figure 3) . Les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b du dispositif électronique radiofréquence 107 sont par exemple disposées de sorte à être mises en contact avec les ports 301-1 et 301-2, respectivement. À titre d'exemple, les ports 301 correspondent à des trous destinés à être traversés par des moyens de fixation, par exemple des boulons, permettant de solidariser mécaniquement le couvercle 105 à la cuve 103. Des éléments isolants, non illustrés en figure 3, peuvent être prévus pour réaliser l'isolation électrique entre le couvercle 105 et la cuve 103.
[0058] Dans l'exemple représenté, les ports 301-1 et 301-2 où sont placées les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b sont adjacents. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, les ports 301 recevant les bornes 119a et 119b pouvant, à titre de variante, être non adjacents. À titre d'exemple, les ports 301 où sont placées les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b sont choisis à partir de résultats obtenus à l'aide d'outils de simulation numérique, en fonction par exemple de la géométrie de l'enceinte 101, du nombre de ports 301 disponibles, de la fréquence du champ, etc., par exemple de sorte à obtenir une bande passante la plus large possible. [0059] La figure 4 est une vue de dessus, schématique et partielle, du dispositif électronique radiofréquence 107 du système 300 de la figure 3 selon un mode de réalisation.
[0060] Dans l'exemple représenté, le circuit diviseur de puissance 115 est un diviseur de Wilkinson comprenant une borne d'entrée connectée à l'entrée du dispositif électronique radiofréquence 107. Dans l'exemple illustré, l'entrée du dispositif 107 comprend un connecteur 401, par exemple un connecteur coaxial, par exemple de type SMA (de l'anglais « SubMiniature version A ») , destiné à recevoir le signal SIG. Le circuit diviseur de puissance 115 comprend deux pistes conductrices connectées au connecteur 401 et un élément résistif 403, par exemple une résistance, reliant les deux pistes conductrices au voisinage des sorties du circuit 115. À titre d'exemple, l'élément résistif 403 présente une résistance de l'ordre de 100 Q.
[0061] Dans l'exemple représenté, les sorties du circuit diviseur de puissance 115 sont connectées aux bornes de transition radiofréquence 119a et 119b par des pistes conductrices de longueurs différentes. Le circuit déphaseur 117 comprend par exemple ainsi une ligne à retard. Plus précisément, dans l'exemple illustré en figure 4, la borne de transition radiofréquence 119a est connectée à une sortie du circuit diviseur de puissance 115 par une piste conductrice 405a présentant une longueur supérieure à une autre piste conductrice 405b connectant la borne de transition radiofréquence 119b à l'autre sortie du circuit diviseur de puissance 115. À titre d'exemple, la différence de longueur entre les pistes 405a et 405b est telle que le signal transmis à la borne de transition radiofréquence 119a soit déphasé d'environ 90° par rapport au signal transmis à la borne de transition radiofréquence 119b. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, les longueurs respectives des pistes conductrices 405a et 405b pouvant être choisies pour obtenir un déphasage quelconque entre les signaux appliqués aux bornes de transition radiofréquence 119a et 119b, le déphasage entre ces signaux pouvant par exemple être déterminé au moyen d' outils de simulation numérique de sorte à maximiser la largeur de la bande passante du champ EMF produit par le dispositi f 107 .
[ 0062 ] À titre d' exemple , le circuit diviseur de puissance 115 , le circuit déphaseur 117 , les pistes conductrices 405a et 405b, et les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b sont formés dans un niveau de métallisation d' une carte de circuit imprimé . Les pistes conductrices 405a et 405b font par exemple partie de lignes microruban (« microstrip », en anglais ) comprenant en outre un plan de masse formé dans un autre niveau de métallisation disposé d' un côté de la carte de circuit imprimé opposé au côté sur lequel sont formés les circuits 115 et 117 , les pistes 405a et 405b, et les bornes 119a et 119b . Dans un cas où les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b sont en contact avec le couvercle 105 de l ' enceinte 101 , le plan de masse situé du côté opposé de la carte de circuit imprimé est par exemple en contact avec la cuve 103 . Cet exemple n' est toutefois pas limitati f , les pistes conductrices 405a et 405b pouvant , à titre de variante , être réalisées par tout type de ligne de transmission, par exemple une ligne ruban (« stripline », en anglais ) , un guide d' ondes coplanaire (« coplanar waveguide », en anglais ) , un câble coaxial , etc . Par ailleurs , bien que l ' on ait exposé , à des fins de simpli fication, un cas dans lequel la carte de circuit imprimé comprend deux niveaux de métallisation, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas à ce cas , la carte de circuit imprimé pouvant plus généralement présenter un nombre quelconque , par exemple supérieur ou égal à deux, de niveaux de métallisation dans lesquels sont formés les éléments conducteurs du dispositif 107.
[0063] Bien que l'on ait détaillé ci-dessus en relation avec la figure 4 un exemple dans lequel le circuit diviseur de puissance 115 est de type « diviseur de Wilkinson » et dans lequel le circuit déphaseur 117 comprend une ligne à retard, formés sur une face d'une carte de circuit imprimé, ces circuits peuvent bien entendu être réalisés par tout autre moyen et sur tout type de support approprié à l'application.
[0064] À titre de variante, des structures autres que celle illustrée en figure 4 peuvent être prévues par la personne du métier à partir des indications de la présente description, notamment pour répondre à des objectifs de compacité du système. À titre d'exemple, la personne du métier est capable de prévoir une structure plus compacte que celle illustrée en figure 4 et dans laquelle le circuit diviseur de puissance 115 présente une forme générale ovale, ou elliptique. Dans ce cas, une piste conductrice sensiblement orthogonale au grand axe de l'ellipse formée par le circuit 115 connecte par exemple le connecteur 401 au circuit 115, et les pistes conductrices 405a et 405b sont par exemple respectivement connectées au circuit 115 au voisinage de foyers de l'ellipse. Les pistes conductrices 405a et 405b au circuit 115 sont par exemple connectées respectivement en des endroits du circuit 115 séparés d'une distance sensiblement égale au grand axe de l'ellipse. Par ailleurs, chaque piste conductrice 405a, 405b peut, à titre de variante, présenter une forme non anguleuse.
[0065] La figure 5 est une vue de côté et en coupe, schématique et partielle, d'un exemple de système 500 comprenant des dispositifs électroniques radiofréquence selon un mode de réalisation. Le système 500 de la figure 5 et le système 100 de la figure 1 comprennent des éléments en commun. Ces éléments communs ne seront pas détaillés à nouveau ci- après .
[0066] Le système 500 de la figure 5 diffère du système 100 de la figure 1 en ce que le système 500 comprend un dispositif électronique radiofréquence 507 analogue au dispositif électronique radiofréquence 107 du système 100 de la figure 1, et comprenant notamment les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b. Dans le dispositif 507, la borne de transition radiofréquence 119a est reliée à une borne d'application d'un potentiel de référence, par exemple la masse, par l'intermédiaire d'un élément réglable ou commandable 517, et le signal radiofréquence SIG à transmettre est appliqué à la borne de transition radiofréquence 119b. L'élément commandable 517 comprend par exemple au moins un élément capacitif commandable et/ou au moins un élément inductif commandable. À titre d'exemple, l'élément commandable 517 comprend un unique condensateur de capacité variable, une unique diode varicap, un ensemble de condensateurs commutables ou un ensemble de diodes varicap commutables. L'élément commandable 517 peut, en complément ou à titre de variante, comprendre une unique bobine d'inductance variable ou un ensemble de bobines commutables. La capacité et/ou l'inductance de l'élément commandable 517 peut varier de manière discrète, ou de manière sensiblement continue. L'élément 517 est par exemple commandé par un signal de commande provenant d'un circuit de commande (non illustré en figure 5) externe ou interne au dispositif électronique radiofréquence 507. L'élément commandable 517 joue par exemple le rôle d'un élément parasite commandable permettant de modifier la fréquence centrale du signal produit par le dispositif 507, par l'intermédiaire du couvercle 105, à l'intérieur de l'enceinte 101. [0067] La figure 6 est un graphique illustrant des variations, en fonction d'une fréquence d'émission f, d'un coefficient de réflexion Su des dispositifs électroniques radiofréquence 507 et 109 du système 500 de la figure 5. Plus précisément, la figure 6 comprend une courbe 607 illustrant les variations du coefficient de réflexion Su du dispositif électronique radiofréquence 507 en fonction de la fréquence d'émission f. La figure 6 comprend en outre les courbes 209-1, 209-2, 209-3, 209-4 et 209-5 illustrant les variations du coefficient de réflexion Su des dispositifs électroniques radiofréquence 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 et 109-5 en fonction de la fréquence d'émission f comme précédemment décrit en relation avec la figure 2.
[0068] Un avantage lié au fait de prévoir, dans le dispositif électronique radiofréquence 507, l'élément commandable 517 est que cela permet de décaler la fréquence propre de résonance du dispositif 507 (flèches orientées vers la gauche et vers la droite, dans l'orientation de la figure 6) , par rapport à ce que l'on obtiendrait en utilisant par exemple seulement la borne de transition radiofréquence 119b. Cela permet par exemple d'adresser plusieurs dispositifs 109, ou un nombre de dispositifs 109 plus important, en commandant l'élément 517 de sorte à balayer le domaine fréquentiel à l'intérieur duquel sont susceptibles de se trouver les fréquences propres des dispositifs 109.
[0069] La figure 7 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'un exemple de système 700 comprenant le dispositif électronique radiofréquence 507 de la figure 5 selon un mode de réalisation. Le système 700 de la figure 7 diffère par exemple du système 500 de la figure 5 en ce que, dans le système 700 de la figure 7, le dispositif électronique radiofréquence 507 est interposé entre le couvercle 105 et la cuve 103 (non représentée) de l'enceinte 101. [0070] Dans l'exemple représenté, le dispositif électronique radiofréquence 507 comprend deux parties 507a et 507b disjointes. Dans cet exemple, la partie 507a du dispositif 507 comprend par exemple la borne de transition radiofréquence 119a, et la partie 507b du dispositif 507 comprend la borne de transition radiofréquence 119b.
[0071] Les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b du dispositif électronique radiofréquence 507 sont par exemple disposées de sorte à être mises en contact avec les ports 301-4 et 301-2, respectivement. Dans l'exemple représenté, les ports 301-4 et 301-2 où sont placées les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b ne sont pas adjacents. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, les ports 301 recevant les bornes 119a et 119b pouvant, à titre de variante, être adjacents. À titre d'exemple, les ports 301 où sont placées les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b sont choisis à partir de résultats obtenus à l'aide d'outils de simulation numérique, en fonction par exemple de la géométrie de l'enceinte 101, du nombre de ports 301 disponibles, de la fréquence du champ, etc., par exemple de sorte à pouvoir balayer une gamme de fréquences la plus large possible .
[0072] La figure 8 est une vue de dessus, schématique et partielle, de la partie 507b du dispositif électronique radiofréquence 507 du système 700 de la figure 7 selon un mode de réalisation.
[0073] Dans l'exemple représenté, la partie 507b du dispositif 507 comprend un connecteur 801 destiné à recevoir le signal SIG. Le connecteur 801 est par exemple analogue ou identique au connecteur 401 précédemment décrit en relation avec la figure 4.
[0074] Le connecteur 801 est connecté, par une piste conductrice 803, à la borne de transition radiofréquence 119b. À titre d'exemple, la borne de transition radiofréquence 119b est formée dans un niveau de métallisation d'une carte de circuit imprimé. La piste conductrice 803 fait par exemple partie d'une ligne microruban comprenant en outre un plan de masse formé dans un autre niveau de métallisation disposé d'un côté de la carte de circuit imprimé opposé au côté sur lequel est formée la borne 119b. Dans un cas où les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b sont en contact avec le couvercle 105 de l'enceinte 101, le plan de masse situé du côté opposé de la carte de circuit imprimé est par exemple en contact avec la cuve 103. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, la piste conductrice 803 pouvant, à titre de variante, être réalisée par tout type de ligne de transmission comme détaillé précédemment pour les pistes conductrices 405a et 405b.
[0075] La figure 9 est une vue de dessus, schématique et partielle, de la partie 507a du dispositif électronique radiofréquence 507 du système 700 de la figure 7 selon un mode de réalisation.
[0076] Dans l'exemple représenté, la partie 507a du dispositif 507 comprend une piste conductrice 903 connectant la borne de transition radiofréquence 119a à l'élément commandable 517. À titre d'exemple, la borne de transition radiofréquence 119a est formée dans un niveau de métallisation d'une carte de circuit imprimé. La piste conductrice 903 fait par exemple partie d'une ligne microruban comprenant en outre un plan de masse formé dans un autre niveau de métallisation disposé d'un côté de la carte de circuit imprimé opposé au côté sur lequel est formée la borne 119a. Dans un cas où les bornes de transition radiofréquence 119a et 119b sont en contact avec le couvercle 105 de l'enceinte 101, le plan de masse situé du côté opposé de la carte de circuit imprimé est par exemple en contact avec la cuve 103. [0077] À titre d'exemple, l'élément commandable 517 est un composant monté en surface disposé du côté de la carte de circuit imprimé où est formée la piste conductrice 903.
[0078] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, bien que la description en relation avec les figures 1 à 4 prenne pour exemple un cas dans lequel les systèmes 100 et 300 comprennent un seul dispositif 107 comprenant deux bornes de transition radiofréquence 119a et 119b, la personne du métier est capable, à partir des indications de la présente description, de prévoir dans chacun des systèmes 100 et 300 :
- un nombre quelconque, supérieur ou égal à deux, de dispositifs identiques ou analogues au dispositif 107, par exemple au moins deux dispositifs 107, les bornes 119a et 119b de chaque dispositif 107 étant disposées à des emplacements différents de ceux où sont disposées les bornes 119a et 119b du ou des autres dispositifs 107 ; et/ou
- un nombre quelconque, supérieur ou égal à deux, de bornes de transition radiofréquence analogues aux bornes 119a et 119b et permettant d'appliquer, en différents endroits de la face extérieure de l'enceinte 101, des signaux déphasés les uns par rapport aux autres, les bornes étant par exemple connectées à des sorties d'un même circuit diviseur de puissance par des lignes microruban de longueurs différentes.
[0079] Par ailleurs, bien que la description en relation avec les figures 5 à 9 prenne pour exemple un cas dans lequel les systèmes 500 et 700 comprennent un seul élément commandable 517 connecté à une borne de transition radiofréquence 119a, la personne du métier est capable, à partir des indications de la présente description, de prévoir un nombre quelconque, supérieur ou égal à deux, d'éléments commandables identiques ou analogues à l'élément 517, par exemple un nombre supérieur ou égal à deux d'éléments commandables 517 connectés chacun à des bornes de transition radiofréquence en différents endroits de la face extérieure de l'enceinte 101, par exemple un dispositif 507 comprenant une seule partie 507b et plusieurs parties 507a disposées sur plusieurs ports 301 du couvercle 105.
[0080] Bien que l'on ait décrit ci-dessus des exemples d'applications métrologiques dans lesquels les dispositifs 109 sont des capteurs échangeant des données avec le dispositif 107, les modes de réalisation décrits s'appliquent également à des applications de transfert de puissance sans fil, par exemple des applications dans lesquelles les dispositifs 109 sont des récepteurs d'énergie n'échangeant pas de données avec le dispositif 107.
[0081] Enfin, la mise en œuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, la détermination du nombre et de la position des bornes de transition radiofréquence ainsi que des valeurs des déphasages entre les signaux transmis par ces bornes sont à la portée de la personne du métier à partir des indications de la présente description.
[0082] Par ailleurs, la personne du métier est capable de réaliser les parties 507a et 507b du dispositif 507 sur une même carte de circuit imprimé, et de réaliser le dispositif 107 sur plusieurs cartes de circuit imprimé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif électronique (507) comprenant :
- au moins une première borne de transition radiofréquence (119b) destinée à recevoir un signal radiofréquence (SIG) ; et
- au moins un élément capacitif ou inductif (517) connecté à une deuxième borne de transition radiofréquence (119a) , les première et deuxième bornes de transition radiofréquence étant destinées à être mises en contact avec une face extérieure d'une enceinte métallique (101) .
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément capacitif ou inductif (517) est un unique condensateur de capacité variable.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément capacitif ou inductif (517) est une unique bobine d'inductance variable.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un élément capacitif ou inductif (517) est connecté à la deuxième borne de transition radiofréquence (119a) par une ligne microruban.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première borne de transition radiofréquence (119b) est connectée à un connecteur coaxial (801) par une ligne microruban.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit au moins un élément capacitif ou inductif (517) et les première et deuxième bornes de transition radiofréquence (119a, 119b) sont formées dans un même niveau de métallisation d'une carte de circuit imprimé.
7. Système (500 ; 700) comprenant :
- une enceinte métallique (101) ;
- au moins un premier dispositif électronique (109-1,
109-2, 109-3, 109-4, 109-5) disposé à l'intérieur de l'enceinte métallique ; et
- au moins un deuxième dispositif (507) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
8. Système selon la revendication 7, dans lequel l'enceinte métallique (101) comprend un couvercle (105) obturant une cuve (103) .
9. Système selon la revendication 8, dans lequel les bornes de transition radiofréquence (119a, 119b) sont en contact avec le couvercle (105) de l'enceinte (101) .
10. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à
9, dans lequel chaque premier dispositif (109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5) est un capteur, de préférence un capteur de température.
11. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel chaque premier dispositif (109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5) est un récepteur d'énergie.
12. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à
11, dans lequel chaque premier dispositif (109-1, 109-2, 109-3, 109-4, 109-5) comprend une antenne et un capteur d'ondes acoustiques de surface.
13. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à
12, comprenant un seul deuxième dispositif (507) .
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