WO2022258909A1 - Dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche - Google Patents

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WO2022258909A1
WO2022258909A1 PCT/FR2022/051027 FR2022051027W WO2022258909A1 WO 2022258909 A1 WO2022258909 A1 WO 2022258909A1 FR 2022051027 W FR2022051027 W FR 2022051027W WO 2022258909 A1 WO2022258909 A1 WO 2022258909A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
packaging
face
turns
conductive tracks
conductive
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/051027
Other languages
English (en)
Inventor
Romain Palmade
Loïc HENNINOT
Frédérick BONNIN
Original Assignee
Centiloc
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 Centiloc filed Critical Centiloc
Publication of WO2022258909A1 publication Critical patent/WO2022258909A1/fr

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/40—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by components specially adapted for near-field transmission
    • H04B5/43—Antennas

Definitions

  • the present invention relates to a near-field communication magnetic field repeater device.
  • Patent application WO2021/038167 describes a device for locating objects on a plate which uses near field communication better known by the acronym NFC (Near Field Communication).
  • NFC Near Field Communication
  • the principle implemented consists in arranging a plurality of NFC antennas in a tray intended to receive objects each provided with an electronic tag.
  • the tray includes one or more NFC readers connected to the antennas in order to communicate with the electronic tags of the objects placed on the tray.
  • a successive selection of each antenna is carried out to interrogate the tags located in the field of the selected antenna.
  • NFC readers In order to simplify the calculations performed while maintaining high precision in determining the location of an electronic tag, NFC readers preferentially emit a low-power magnetic field.
  • the limitation of the power of the magnetic field has the effect of limiting the range of the antennas of the localization plate to a few centimeters. Thus, only electronic tags located near a selected transmitting antenna can be detected.
  • Such an object location system works very well when the electronic tag is placed on the lower part of the object to be detected.
  • the object when the object is packaging for a product, it may be inadvertently placed upside down on the tray, the electronic tag of said object then being located at a certain distance from the tray corresponding to the height of packaging. If the height of the packaging is greater than the radiation distance of the antennas, the electronic tag may not be detected because it is located outside the range of the antennas of the detection tray.
  • This problem can also be encountered in the case of a stack of objects on top of each other. In this case, only the object in contact with the plate can be detected and located with certainty, the stacked objects possibly not being detected and located.
  • An increase in the strength of the magnetic field is necessary. However, the increase in the power of the magnetic field increases the consumption of the system as well as the complexity of the calculations to be carried out to determine the position of each object, which can harm the precision of location.
  • US patent application 2007/222603 discloses a magnetic field repeater on a flexible substrate which makes it possible to extend the range of an NFC reader in a given direction.
  • the present invention seeks to improve the range of the antennas of NFC readers of a location plate only in the vertical direction in order to be able to detect stacked objects without affecting the location accuracy while offering a low-cost solution.
  • the invention proposes a packaging integrating a magnetic field repeater of a near-field communication reader comprising a resonant antenna whose configuration and specific sizing make it possible to widen the range of the transmission antennas of a near-field communication reader in a preferential vertical direction.
  • Such integration of a field repeater in a packaging makes it possible to reduce the cost of integration by avoiding making a repeater which must then be placed in the packaging.
  • the invention provides packaging comprising an upper face, a lower face and at least one side face connecting the upper face and the lower face.
  • a material constituting the packaging forms a substrate and on which an interior part of the packaging is printed with conductive tracks in order to form a resonant antenna tuned to the magnetic field of near-field communication.
  • the upper face and the lower face each comprise at least one turn made by a conductive track.
  • the at least one side face for its part, comprises two conductive tracks connecting each of the at least one turn in parallel to the other.
  • the side face further comprises a tuning capacitor connected between the two conductive tracks of said side face in order to form with the turns a resonant circuit tuned to a frequency of the communication magnetic field.
  • each of the upper and lower faces may comprise a single and unique turn.
  • the substrate may preferably be made of cardboard.
  • the conductive tracks are preferably made with conductive ink.
  • the tuning capacitor can be made using conductive tracks that are at least partially widened and on which a sheet of paper with one face covered with conductive material has been glued.
  • the two turns can be identical and the capacitor can be positioned in the side face equidistant from the turns.
  • an electronic identification tag can be integrated into said repeater device.
  • the repeater device may comprise an antenna coupled to a radio-identification chip forming an electronic tag, said antenna being positioned inside one of the turns.
  • the substrate may correspond to a material constituting the packaging.
  • the packaging comprises an upper face, a lower face and at least one side face connecting the upper face and the lower face.
  • the conductive tracks can then be printed inside the packaging.
  • the end zones correspond to the upper and lower faces of said packaging and the central zone corresponds to the at least one side face.
  • Figure 1 shows an example of a near-field communication platform
  • Figure 2 shows an example of a near-field communication platform using a device according to the invention
  • Figure 3 shows a top view of a field repeater according to the state of the art
  • Figure 4 shows a side view of the device of Figure 3
  • Figure 5 shows a top view of a first embodiment of a packaging according to the invention
  • Figure 6 shows a top view of a second embodiment of a packaging, during assembly, in accordance with the invention.
  • Figure 7 illustrates a side view of the assembly of the packaging of Figure 6,
  • Figure 8 shows a top view of the packaging of Figure 6 after assembly
  • Figure 9 shows a packaging variant according to the invention
  • Figure 1 shows an example of a near-field communication plate 10 for locating a product P1 to P4 located on said plate 10.
  • the plate 10 is for example in accordance with that described in the patent application WO2021 /038167 and comprises a plurality of antennas in order to locate each product P1 to P4 along axes X and Y defining the horizontal plane of the plate 10.
  • each product P1 to P4 is provided with an electronic tag E1 to E4 allowing to identify and locate each of the objects P1 to P4 positioned on said tray 10.
  • the objects P1 to P4 correspond to products packaged in boxes of various shapes and materials which can be stacked on top of each other.
  • it can be considered that these objects are of identical shape and size.
  • the shape of each object does not matter.
  • such a plate 10 uses near-field communication readers and antennas which radiate up to a distance D1, for example 5 centimeters around each antenna both horizontally, along the X and Y axes, only vertically along an axis Z perpendicular to the surface of the plate 10. If an electronic tag is placed beyond the distance D1, the tag will not be in the communication field and cannot be detected.
  • the objects P1 to P4 have a height D2, for example 10 cm, and their electronic tag E1 to E4 is normally located on a lower face so that it is close to the antennas of the plate 10.
  • the objects P1 and P3 are positioned correctly and their labels E1 and E3 are close to the antennas of the plate 10.
  • the object P2 being placed upside down on the plate 10 , its electronic label E2 is located on its upper face at a distance D2 from the plate 10.
  • the object P4 is placed on the object P3 with its label E4 which is therefore located at a distance D2 from said plate 10. If the distance D2 is greater than the distance D1, the labels E2 and E4 cannot be detected by the antennas of the plate 10.
  • FIG. 2 illustrates an example of the use of a packaging in accordance with the invention which is used for the objects P1 to P4 in order to be able to detect the electronic labels E2 and E4 without disturbing the location at the level of the plate 10.
  • a repeater device is placed in the packaging of each object P1 to P4 so as to have a turn 121 placed on a lower surface and a turn 122 placed on an upper surface of each object P1 to P4, the turns 121 and 122 being connected together by conductors 130 and in parallel to a tuning capacitor not visible in FIG. 2, in order to form a resonant antenna tuned to the near-field communication magnetic field.
  • the principle implemented by the invention consists in picking up the field coming from the antennas of the plate 10 using the coil 121 or 122 located on the lower part of the object P1 to P4.
  • the repeater device being tuned to the communication field of the antenna formed by the two turns 121 and 122 and by the tuning capacitor, then enters into resonance, which makes it possible to amplify the field and reproduce it at the level of the turn 122 or 121 located at the distance D2.
  • the amplification carried out by the resonance of the repeater device makes it possible to provide a power of the magnetic field at the level of the turn 121 or 122 placed on the upper part of the same order of magnitude as that provided by the antennas of the plate 10 despite the absorption of field carried out by the electronic tag.
  • the repeater device makes it possible to increase the range of the field along the Z axis without increasing the range of the magnetic field along the X and Y axes because the radiation is of the same order of magnitude as the radiation captured and does not extend more along the X and Y axes than that of the antenna of the plate 10 which feeds the repeater device.
  • the repeater device 100 comprises a resonant antenna composed of a substrate 110 comprising two end zones 111 separated by a central zone 112. Conductive tracks are drawn on at least one face of the substrate 110 in order to define a first turn 121 and a second turn 122 respectively in each of the end zones 111 and two conductors 130, placed in the central zone 112, connecting the first turn 121 in parallel to the second turn 122.
  • a tuning capacitor 140 is connected between the two conductors 130 in the central zone 112.
  • All of the conductive tracks present on said substrate 110 thus form a resonant LCL-type electric circuit tuned to the frequency of the near-field communication magnetic field emitted by one of the plate's emission antennas 10.
  • Such a repeater must then be placed inside the packaging if it is desired to increase the range of the NFC field in a vertical direction. However, this requires making field repeaters and then placing them in packaging, which does not require an additional step when packaging a product.
  • the invention proposes making the NFC field repeater directly on the packaging. Indeed, in the case of the packaging of a product, made of cardboard or equivalent material, it is possible to make the repeater device which is the subject of the invention directly on the packaging. Such a realization makes it possible to reduce costs because these are integrated directly into the manufacturing costs of the packaging, provided that the same machines as those conventionally used to manufacture the packaging are used.
  • FIG. 5 illustrates a first embodiment of the repeater device 100 produced directly on a packaging 300, for example of the cardboard box type.
  • Figure 5 shows a package 300 in unfolded form before it is formed in a box, the top view corresponding to the view of the inner surface of said package.
  • a sheet of packaging material for example cardboard, was printed and then cut to define an upper face 310, a lower face 320 and side faces 330 connecting the upper face 310 and the lower face 320 of the assembled box.
  • Tabs 361 and 362 allow respectively, on the one hand, to glue the different faces together to form the box and, on the other hand, to close and open the box according to a known technique.
  • an additional print is made on a surface corresponding to the inside of the packaging using a conductive ink according to a printing process compatible with that used by the factory packaging.
  • the additional printing consists in printing the conductive tracks forming a resonant antenna directly on the material of the packaging 300.
  • Turns 321 and 322 are printed respectively on the lower 320 and upper 310 faces of the box and conductors 331 on one or more several of the side faces 330 in order to connect the turns 321 and 322 in parallel.
  • a capacitor 340 is placed between the conductors 331 in order to tune the resonant antenna thus formed.
  • the packaging 300 can be folded and glued in order to form a box.
  • the manufacture of the packaging comprises two additional steps which correspond to two of the steps for producing a repeater of the state of the art without it being necessary to replace it in the packaging.
  • the material of the packaging forming the substrate for the printed circuit, this makes it possible to save the material of the substrate used for the repeater of the state of the art.
  • the shape of the packaging and the box is given by way of example and many other forms of packaging can be used.
  • the important thing is that the packaging has at least one upper face, one lower face and at least one side face connecting the upper face and the lower face and that these three faces are made of the same material that can be laid flat to form a substrate.
  • the conductive tracks can also be printed in different ways depending on the type of substrate used.
  • conductive ink Such inks are composed of semi-conductive organic polymers or are charged with conductive particles, such as, for example, silver, copper or carbon.
  • processing techniques can be used to place the conductive ink on the package 300, such as dabbing, screen printing and inkjet printing.
  • the advantage of printing with conductive ink on paper or cardboard also lies in the use of existing printing equipment for the production of cardboard packaging.
  • the packaging material must then be compatible with an etching process by acid attack.
  • each of the upper 310 and lower 320 faces can have several turns.
  • the use of several turns requires a crossing of conductors involving the use of a substrate having conductive tracks printed on each of its faces and the production of vias, which is more complex, more expensive and less aesthetic on a packaging without bringing significant advantage compared to the use of a single turn.
  • the capacitor 340 is simply a component attached directly to the conductive tracks by connecting it between the two conductors 331, for example with conductive glue.
  • the use of such a component causes an extra thickness to appear on the internal surface of the packaging.
  • Such extra thickness presents a risk of the capacitor 340 being torn off, for example when a product is inserted into said packaging 300.
  • the capacitor 340 can be a paper capacitor directly made on the packaging material.
  • Such a variant makes it possible to obtain a package including a near-field communication magnetic field repeater without roughness on the internal walls of said package.
  • such a paper capacitor can also be made in a packaging factory with the existing means of production.
  • a second embodiment shown in Figures 6 to 8 consists of making the capacitor 340 from the conductive tracks 331 and a sheet of paper 360 covered with a conductive material.
  • the conductive tracks 331 each include a widening 350 corresponding to first capacitor plates.
  • a sheet of paper 360 is positioned on the conductive tracks 331 at the level of the enlargements.
  • This sheet of paper 360 has a lower face 360a and an upper face 360b.
  • the upper face 360b is covered with a conductive material, conductive ink or aluminization.
  • Said lower face 360a is intended to be glued to the widenings 350 of the conductive tracks 331.
  • the sheet of paper 360 and the glue constitute the dielectric insulation of the said capacitor.
  • capacitor 340 is then formed by the enlargements 350 of the conductors 331, the sheet of paper 360 and the conductive upper face 360b of the sheet of paper 360 forming two capacitors in series.
  • the enlargement zones 350 can be made on one or more of the side faces 330 depending on the desired capacitance value.
  • the capacitor 340 being directly integrated into the packaging in order to form the resonant circuit, no excess thickness appears.
  • an electronic product identification tag at a lower cost into the packaging 300.
  • Such integration makes it possible to avoid having to stick an electronic label on the product, the packaging providing both the function of electronic labeling and the function of repeating the magnetic field of near-field communication.
  • an electronic tag composed of an antenna and an electronic chip can be placed in one of the turns 321 or 322.
  • FIG 9 shows a particular embodiment of the packaging described with the aid of Figures 6 to 8 in which an antenna 370 is made using conductive ink when printing turns 321 and 322 and conductors 331.
  • the antenna 370 is for example composed of a coil and conductors intended to connect a chip 380 for radio-identification.
  • the antenna 370 is placed inside one of the turns 322.
  • the connection of the chip 380 to the antenna can be achieved by direct bonding of the contact pads of the chip on the terminals of the antenna 370.
  • a protective layer (not shown) can be deposited on said chip and cover all or part of face 320 on which it is placed.
  • An additional advantage of the integration of the electronic tag in the packaging 300 is that the characteristics of the electronic tag can be taken into account for the dimensioning of the capacitor 340. Taking into account the electronic tag makes it possible to adjusting the resonance frequency of the repeater device so as to have a repeated magnetic field substantially equal to the level of the excitation magnetic field coming from a reader.
  • the antenna 370 may comprise several turns on the condition of producing an impression of conductive tracks on each of its faces as well only vias, which is not desirable.
  • the electronic tag can be produced independently and can simply be glued to the center of one of the turns 321 or 322.
  • turns can be of different shape, for example rectangular or other, in order to match, for example, the shapes of a package.
  • the embodiments can be replaced by any other form of packaging, the important thing being to be able to print the turns on an upper face and a lower face and to be able to connect them together using conductors passing through one or more side faces.
  • the enlargements can also extend over one or more side faces depending on the desired surface to make the capacitor and the surface of the side faces.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

L'invention concerne un emballage comportant une face supérieure (310), une face inférieure (320) et au moins une face latérale (330) reliant la face supérieure (310) et la face inférieure (320). Un matériau constituant l'emballage (300) forme un substrat sur lequel une partie intérieure de l'emballage est imprimée de pistes conductrices afin de former une antenne résonante accordée sur le champ de communication en champ proche. Les faces supérieure (310) et inférieure (320) comportent chacune au moins une spire (321, 322) réalisée par une piste conductrice, la face latérale comportant deux pistes conductrices (331) connectant chacune des spires (321, 322) en parallèle sur l'autre. La face latérale (330) comprend en outre un condensateur d'accord (340) connecté entre les deux pistes conductrices (331) de ladite face latérale (330) afin de former avec les spires (321, 322) un circuit résonant accordé sur une fréquence du champ magnétique de communication.

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche
[0001] Domaine Technique
[0002] La présente invention se rapporte à un dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche.
[0003] Arrière-Plan Technologique
[0004] La demande de brevet WO2021/038167 décrit un dispositif de localisation d’objets sur un plateau qui utilise une communication en champ proche plus connue sous l’acronyme NFC (de l’anglais Near Field Communication). Le principe mis en œuvre consiste à disposer une pluralité d’antennes NFC dans un plateau destiné à recevoir des objets munis chacun d’une étiquette électronique. Le plateau comporte un ou plusieurs lecteurs NFC connectés aux antennes afin de communiquer avec les étiquettes électroniques des objets posés sur le plateau. Une sélection successive de chaque antenne est réalisée pour interroger les étiquettes se trouvant dans le champ de l’antenne sélectionnée. En fonction des réponses obtenues des étiquettes pour chaque antenne il est possible de déterminer la position de chaque étiquette sur le plateau.
[0005] Afin de simplifier les calculs réalisés tout en conservant une grande précision pour déterminer la localisation d’une étiquette électronique, les lecteurs NFC émettent préférentiellement un champ magnétique de faible puissance. La limitation de la puissance du champ magnétique a pour effet de limiter la portée des antennes du plateau de localisation à quelques centimètres. Ainsi, seules les étiquettes électroniques situées à proximité d’une antenne d’émission sélectionnée peuvent être détectées.
[0006] Un tel système de localisation d’objet fonctionne très bien lorsque l’étiquette électronique est placée sur la partie basse de l’objet à détecter. Cependant, lorsque l’objet est un emballage d’un produit, il peut être malencontreusement placé à l’envers sur le plateau, l’étiquette électronique dudit objet étant alors située à une certaine distance du plateau correspondant à la hauteur de l’emballage. Si la hauteur de l’emballage est supérieure à la distance de rayonnement des antennes, l’étiquette électronique peut ne pas être détectée car elle est située hors de la portée des antennes du plateau de détection. Cette problématique peut aussi être rencontrée dans le cas d’un empilement d’objets les uns sur les autres. Dans ce cas, seul l’objet en contact avec le plateau peut être détecté et localisé de manière certaine, les objets empilés pouvant ne pas être détectés et localisés. Une augmentation de la puissance du champ magnétique s’avère nécessaire. Cependant l’augmentation de la puissance du champ magnétique augmente la consommation du système ainsi que la complexité des calculs à effectuer pour déterminer la position de chaque objet, ce qui peut nuire à la précision de localisation.
[0007] Par ailleurs, il est connu d’augmenter la distance de rayonnement d’un lecteur NFC en plaçant des antennes résonantes dans le champ d’un lecteur NFC pour amplifier le champ magnétique du lecteur NFC. De tels systèmes d’amplification du champ magnétique sont décrits, par exemple, dans les demandes de brevet FR 3078218 et FR 2974259. Toutefois, de tels dispositifs ne sont pas adaptés à l’utilisation attendue pour la localisation d’objet sur un plateau. En effet, de telles antennes résonantes permettent d’amplifier le champ magnétique d’un lecteur et ainsi d’augmenter sa portée dans toutes les directions, ce qui nuirait à la précision de localisation.
[0008] La demande de brevet US 2007/222603 divulgue un répéteur de champ magnétique sur un substrat souple qui permet d’étendre la portée d’un lecteur NFC dans une direction donnée.
[0009] La présente invention cherche à améliorer la portée des antennes de lecteurs NFC d’un plateau de localisation uniquement dans la direction verticale afin de pouvoir détecter des objets empilés sans nuire à la précision de localisation tout en proposant une solution à bas coût.
[0010] Résumé de l’Invention
[0011] L’invention propose un emballage intégrant un répéteur de champ magnétique d’un lecteur de communication en champ proche comprenant une antenne résonante dont la configuration et le dimensionnement spécifique permettent d’élargir la portée des antennes d’émission d’un lecteur de communication en champ proche selon une direction préférentielle verticale. Une telle intégration d’un répéteur de champ dans un emballage permet de réduire le coût d’intégration en évitant de réaliser un répéteur qui doit ensuite être placé dans l’emballage.
[0012] Plus particulièrement, l’invention propose un emballage comportant une face supérieure, une face inférieure et au moins une face latérale reliant la face supérieure et la face inférieure. Un matériau constituant l’emballage forme un substrat et sur lequel une partie intérieure de l’emballage est imprimée de pistes conductrices afin de former une antenne résonante accordée sur le champ magnétique de communication en champ proche. La face supérieure et la face inférieure comporte chacune au moins une spire réalisée par une piste conductrice. La au moins une face latérale, quant à elle, comporte deux pistes conductrices connectant chacune des au moins une spire en parallèle sur l’autre. La face latérale comporte en outre un condensateur d’accord connecté entre les deux pistes conductrices de ladite face latérale afin de former avec les spires un circuit résonant accordé sur une fréquence du champ magnétique de communication.
[0013] L’utilisation de deux spires placées sur les faces supérieure et inférieure de l’emballage permet de capter le champ sur la spire de la face inférieure et de le recopier au niveau de la spire de la face supérieure, la résonance de l’antenne permettant de compenser d’éventuelles pertes de puissance de champ liées à la présence d’une ou plusieurs étiquettes. Le positionnement dans l’espace des spires l’une par rapport à l’autre permet de translater verticalement le champ magnétique reçu par une spire dans une zone correspondant à l’autre spire.
[0014] Afin de simplifier la conception dudit dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche et de favoriser un coût de fabrication compétitif, chaque chacune des faces supérieure et inférieure peut comporter une seule et unique spire.
[0015] Pour des considérations environnementales et économiques, le substrat peut être préférentiellement constitué de carton. [0016] Afin de permettre l’utilisation de moyens de production déjà existants dans une imprimerie, les pistes conductrices sont préférentiellement réalisées avec de l’encre conductrice.
[0017] Pour éviter une détérioration dudit dispositif répéteur, le condensateur d’accord peut être réalisé à l’aide des pistes conductrices au moins partiellement élargies et sur lesquelles une feuille de papier disposant d’une face recouverte de matériau conducteur a été collée.
[0018] D’un point de vue économique et pour faciliter la conception, les deux spires peuvent être identiques et le condensateur peut être positionné dans la face latérale à équidistance des spires.
[0019] Pour n’avoir à coller qu’une seule étiquette sur un produit et également pour pouvoir optimiser la fréquence de résonnance du dispositif répéteur, une étiquette électronique d’identification peut être intégrée audit dispositif répéteur. Ainsi, le dispositif répéteur peut comporter une antenne couplée à une puce de radio-identification formant une étiquette électronique, ladite antenne étant positionnée à l’intérieur de l’une des spires.
[0020] Dans un cas d’utilisation au sein d’une boite d’emballage, le substrat peut correspondre à un matériau constituant l’emballage. Ainsi, l’emballage comporte une face supérieure, une face inférieure et au moins une face latérale reliant la face supérieure et la face inférieure. Les pistes conductrices peuvent alors être imprimées à l’intérieur de l’emballage. Ainsi, les zones d’extrémité correspondent aux faces supérieure et inférieure dudit emballage et la zone centrale correspond à la au moins une face latérale.
[0021] Brève Description des figures
[0022] L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
[0023] La figure 1 montre un exemple de plateau de communication en champ proche, [0024] La figure 2 montre un exemple de plateau de communication en champ proche utilisant un dispositif conforme à l’invention,
[0025] La figure 3 montre une vue de dessus d’un répéteur de champ selon l’état de la technique,
[0026] La figure 4 montre une vue de côté du dispositif de la figure 3,
[0027] La figure 5 montre une vue de dessus d’un premier exemple de réalisation d’un emballage conforme à l’invention,
[0028] La figure 6 montre une vue de dessus d’un deuxième exemple de réalisation d’un emballage, en cours d’assemblage, conforme à l’invention,
[0029] La figure 7 illustre en vue de côté l’assemblage de l’emballage de la figure 6,
[0030] La figure 8 montre une vue de dessus de l’emballage de la figure 6 après assemblage,
[0031] La figure 9 montre une variante d’emballage conforme à l’invention,
[0032] Description détaillée
[0033] La description qui va suivre va décrire un exemple principal de réalisation ainsi que des variantes et améliorations possibles à partir de l’exemple principal. Afin de simplifier la description qui va suivre, une même référence sera utilisée sur différentes figures dès lors que l’objet référencé sera le même ou de même nature. En outre, par communication en champ proche, le présent document fait référence à des systèmes de communication, plus connus sous l’acronyme NFC, qui utilisent le champ magnétique pour communiquer et également pour alimenter des puces d’identification. Un tel système de communication est par exemple conforme à la norme ISO/IEC 14443.
[0034] La figure 1 montre un exemple d’un plateau 10 de communication en champ proche permettant de localiser un produit P1 à P4 situé sur le ledit plateau 10. Le plateau 10 est par exemple conforme à celui décrit dans la demande de brevet WO2021/038167 et comprend une pluralité d’antennes afin de localiser chaque produit P1 à P4 selon des axes X et Y définissant le plan horizontal du plateau 10. A cet effet chaque produit P1 à P4 est muni d’une étiquette électronique E1 à E4 permettant d’identifier et de localiser chacun des objets P1 à P4 positionnés sur ledit plateau 10. Dans la présente description, les objets P1 à P4 correspondent à des produits emballés dans des boites de formes et de matières diverses pouvant s’empiler les unes sur les autres. Afin de simplifier la description de la forme des objets P1 à P4, on peut considérer que ces objets sont de forme et de taille identiques. Cependant l’homme du métier comprendra que la forme de chaque objet importe peu.
[0035] Comme indiqué précédemment, un tel plateau 10 utilise des lecteurs et antennes de communication en champ proche qui rayonnent jusqu’à une distance D1 , par exemple de 5 centimètres autour de chaque antenne aussi bien horizontalement, selon les axes X et Y, que verticalement selon un axe Z perpendiculaire à la surface du plateau 10. Si une étiquette électronique est placée au-delà de la distance D1 , l’étiquette ne sera pas dans le champ de communication et ne pourra pas être détectée. A titre d’exemple, les objets P1 à P4 ont une hauteur D2, par exemple de 10 cm, et leur étiquette électronique E1 à E4 est située normalement sur une face inférieure afin que celle-ci soit à proximité des antennes du plateau 10.
[0036] Comme on peut le voir sur la figure 1 , les objets P1 et P3 sont positionnés correctement et leurs étiquettes E1 et E3 sont à proximité des antennes du plateau 10. L’objet P2 étant placé à l’envers sur le plateau 10, son étiquette électronique E2 se trouve sur sa face supérieure à une distance D2 du plateau 10. L’objet P4 est posé sur l’objet P3 avec son étiquette E4 qui est donc située à une distance D2 dudit plateau 10. Si la distance D2 est supérieure à la distance D1 , les étiquettes E2 et E4 ne peuvent pas être détectées par les antennes du plateau 10.
[0037] L’invention remédie au problème de détection en rajoutant à chaque objet P1 à P4 un dispositif répéteur conforme à l’invention. Ainsi, la figure 2 illustre un exemple d’utilisation d’un emballage conforme à l’invention qui utilisés pour les objets P1 à P4 afin de pouvoir détecter les étiquettes électroniques E2 et E4 sans perturber la localisation au niveau du plateau 10.
[0038] Sur la figure 2, un dispositif répéteur est placé dans l’emballage de chaque objet P1 à P4 de sorte à disposer d’une spire 121 placée sur une surface inférieure et d’une spire 122 placée sur une surface supérieure de chaque objet P1 à P4, les spires 121 et 122 étant reliées ensemble par des conducteurs 130 et en parallèle à un condensateur d’accord non visible sur la figure 2, afin de former une antenne résonante accordée sur le champ magnétique de communication en champ proche. Le principe mis en œuvre par l’invention consiste à capter le champ provenant des antennes du plateau 10 à l’aide de la spire 121 ou 122 située sur la partie inférieure de l’objet P1 à P4. Le dispositif répéteur, étant accordé sur le champ de communication de l’antenne formée par les deux spires 121 et 122 et par le condensateur d’accord, entre alors en résonance, ce qui permet d’amplifier le champ et de le reproduire au niveau de la spire 122 ou 121 située à la distance D2. L’amplification réalisée par la résonance du dispositif répéteur permet de fournir une puissance du champ magnétique au niveau de la spire 121 ou 122 placée sur la partie supérieure du même ordre de grandeur que celle fournie par les antennes du plateau 10 malgré l’absorption de champ réalisée par l’étiquette électronique. Ainsi, le dispositif répéteur permet d’augmenter la portée du champ selon l’axe Z sans augmenter la portée du champ magnétique selon les axes X et Y car le rayonnement est du même ordre de grandeur que le rayonnement capté et ne s’étend pas plus selon les axes X et Y que celui-ci de l’antenne du plateau 10 qui alimente le dispositif répéteur.
[0039] Le principe général d’un répéteur est détaillé à l’aide des figures 3 et 4 qui représentent un exemple de répéteur conforme à celui décrit dans US 2007/222603. Le dispositif répéteur 100 comporte une antenne résonante composée d’un substrat 110 comportant deux zones d’extrémité 111 séparées par une zone centrale 112. Des pistes conductrices sont dessinées sur au moins une face du substrat 110 afin de définir une première spire 121 et une deuxième spire 122 respectivement dans chacune des zones d’extrémité 111 et deux conducteurs 130, placés dans la zone centrale 112, reliant la première spire 121 en parallèle sur la deuxième spire 122. Un condensateur d’accord 140 est connecté entre les deux conducteurs 130 dans la zone centrale 112. L’ensemble des pistes conductrices présentes sur ledit substrat 110 forme ainsi un circuit électrique de type LCL résonant accordé sur la fréquence du champ magnétique de communication en champ proche émis par l’une des antennes d’émission du plateau 10. [0040] Un tel répéteur doit être ensuite placé à l’intérieur de l’emballage si l’on souhaite réaliser une augmentation de portée du champ NFC dans une direction verticale. Toutefois, cela nécessite de réaliser des répéteurs de champ puis de les placer dans un emballage, ce qui n’nécessite une étape supplémentaire lors de l’emballage d’un produit.
[0041] Afin de réduire les coûts de fabrication et de placement du répéteur dans l’emballage d’un produit, l’invention propose de réaliser le répéteur de champ NFC directement sur l’emballage. En effet, dans le cas de l’emballage d’un produit, réalisé en carton ou en matériau équivalent, il est possible de réaliser directement le dispositif répéteur objet de l’invention sur l’emballage. Une telle réalisation permet de réduire les coûts car ceux-ci sont intégrés directement dans les coûts de fabrication de l’emballage, à condition d’utiliser les mêmes machines que celles classiquement utilisées pour fabriquer les emballages. La figure 5 illustre un premier mode de réalisation du dispositif répéteur 100 réalisé directement sur un emballage 300, par exemple de type boite en carton.
[0042] La figure 5 montre un emballage 300sous une forme dépliée avant que celui- ci soit formé en boite, la vue de dessus correspondant à la vue de la surface intérieure dudit emballage. Une feuille de matériau d’emballage, par exemple du carton, a été imprimée puis découpée afin de définir une face supérieure 310, une face inférieure 320 et des faces latérales 330 reliant la face supérieure 310 et la face inférieure 320 de la boite assemblée. Des languettes 361 et 362 permettent respectivement, d’une part, de coller les différentes faces entre elles pour constituer la boite et, d’autre part, de fermer et ouvrir la boite selon une technique connue. Par rapport à une fabrication classique d’emballage, une impression supplémentaire est réalisée sur une surface correspondant à l’intérieur de l’emballage à l’aide d’une encre conductrice selon un procédé d’imprimerie compatible avec celui utilisé par l’usine d’emballage. L’impression supplémentaire consiste à imprimer les pistes conductrices formant une antenne résonante directement sur le matériau de l’emballage 300. Des spires 321 et 322 sont imprimées respectivement sur les faces inférieure 320 et supérieure 310 de la boite et des conducteurs 331 sur une ou plusieurs des faces latérales 330 afin de relier les spires 321 et 322 en parallèle. Un condensateur 340 est placé entre les conducteurs 331 afin d’accorder l’antenne résonnante ainsi formée. Une fois le dispositif répéteur réalisé, l’emballage 300 peut être plié et collé afin de former une boite. Ainsi, la fabrication de l’emballage comporte deux étapes supplémentaires qui correspondent à deux des étapes de réalisation d’un répéteur de l’état de la technique sans qu’il soit nécessaire de de le replacer dans l’emballage. De plus le matériau de l’emballage formant substrat pour le circuit imprimé, cela permet d’économiser le matériau de substrat utilisé pour le répéteur de l’état de la technique.
[0043] La forme de l’emballage et de la boite est donnée à titre d’exemple et de nombreuses autres formes d’emballage peuvent être utilisée. L’important est que l’emballage dispose d’au moins une face supérieure, une face inférieure et au moins une face latérale reliant la face supérieure et la face inférieure et que ces trois faces soient réalisées sur un même matériau pouvant être mis à plat afin de former un substrat.
[0044] L’impression des pistes conductrices peut également être réalisée de différentes manières suivant le type de substrat utilisé. Pour du carton, on peut privilégier une réalisation des pistes conductrices à l’aide d’une encre conductrice. De telles encres sont composées de polymères organiques semi- conducteurs ou sont chargées de particules conductrices, telles que par exemple de l’argent, du cuivre ou du carbone. Plusieurs techniques de mise en œuvre peuvent être utilisées pour disposer l’encre conductrice sur l’emballage 300, telles que la technique par tamponnage, la sérigraphie et l’impression par jet d’encre. L’avantage d’une impression d’encre conductrice sur du papier ou carton réside également dans l’utilisation des équipements d’impression déjà existants pour la réalisation d’emballages en carton. Bien entendu, il est également possible d’utiliser d’autres matériaux pour réaliser les pistes conductrices tels que du cuivre ou de l’aluminium en les gravant selon une technique connue. Cependant, le matériau de l’emballage devra alors être compatible avec un procédé de gravure par attaque acide.
[0045] Dans l’exemple précédent, une seule et unique spire 321 ou 322 est imprimée sur chacune des faces supérieure 310 et inférieure 320 pour réaliser le dispositif répéteur. Toutefois, chacune des faces supérieure 310 et inférieure 320 peut comporter plusieurs spires. Cependant, l’utilisation de plusieurs spires nécessite un croisement de conducteurs impliquant d’utiliser un substrat disposant de pistes conductrices imprimées sur chacune de ses faces et la réalisation de vias, ce qui est plus complexe plus coûteux et moins esthétique sur un emballage sans apporter d’avantage conséquent par rapport à l’utilisation d’une seule spire.
[0046] Dans le mode de réalisation illustré en figure 5, le condensateur 340 est simplement un composant rapporté directement sur les pistes conductrices en le connectant entre les deux conducteurs 331 , par exemple avec de la colle conductrice. Cependant, l’utilisation d’un tel composant fait apparaître une surépaisseur sur la surface interne de l’emballage. Une telle surépaisseur présente un risque d’arrachage du condensateur 340, par exemple lorsqu’un produit est inséré dans ledit emballage 300. En variante et afin de supprimer le risque d’arrachage du condensateur 340, le condensateur 340 peut être un condensateur papier directement réalisé sur le matériau de l’emballage. Une telle variante permet d’obtenir un emballage incluant un répéteur de champ magnétique de communication en champ proche sans aspérité sur les parois interne dudit emballage. De plus, un tel condensateur papier peut également être réalisé dans une usine d’emballage avec les moyens de production existants.
[0047] Un deuxième exemple de réalisation présentée sur les figures 6 à 8 consiste à réaliser le condensateur 340 à partir des pistes conductrices 331 et d’une feuille de papier 360 recouverte d’un matériau conducteur. Ainsi, tel qu’illustré en figure 6, les pistes conductrices 331 comportent chacune un élargissement 350 correspondant à des premières armatures de condensateur. Une feuille de papier 360, telle qu’illustrée en figure 7, est positionnée sur les pistes conductrices 331 au niveau des élargissement. Cette feuille de papier 360 dispose d’une face inférieure 360a et d’une face supérieure 360b. La face supérieure 360b est recouverte d’un matériau conducteur, encre conductrice ou aluminisation. Ladite face inférieure 360a est destinée à être collée sur les élargissements 350 des pistes conductrices 331. Ainsi, la feuille de papier 360 et la colle constituent l’isolant diélectrique dudit condensateur. Ladite face supérieure 360b, recouverte d’un matériau conducteur, correspond ainsi à des deuxièmes armatures de condensateur. Tel qu’illustré en figure 8, le condensateur 340 est alors formé par les élargissements 350 des conducteurs 331 , la feuille de papier 360 et la face supérieure 360b conductrice de la feuille de papier 360 formant deux condensateurs en série. Les zones d’élargissement 350 peuvent être réalisées sur une ou plusieurs des faces latérales 330 en fonction de la valeur de capacité souhaitée. Le condensateur 340 étant directement intégré à l’emballage afin de former le circuit résonant, aucune surépaisseur n’apparait.
[0048] En outre, avec une telle intégration d’un répéteur de champ dans l’emballage, il est possible d’intégrer à moindre coût une étiquette électronique d’identification du produit à l’emballage 300. Une telle intégration permet d’éviter d’avoir à coller une étiquette électronique sur le produit, l’emballage assurant à la fois la fonction d’étiquetage électronique et la fonction de répétition du champ magnétique de communication en champ proche. A cet effet une étiquette électronique composée d’une antenne et d’une puce électronique peut être placée dans l’une des spires 321 ou 322.
[0049] La figure 9 montre un exemple de réalisation particulier de l’emballage décrit à l’aide des figures 6 à 8 dans lequel une antenne 370 est réalisée à l’aide d’encre conductrice lors de l’impression des spires 321 et 322 et des conducteurs 331. L’antenne 370 est par exemple composée d’une spire et de conducteurs destinés à relier une puce 380 de radio-identification. L’antenne 370 est placée à l’intérieure de l’une des spires 322. La connexion de la puce 380 à l’antenne peut être réalisée par collage direct des plages de contact de la puce sur des bornes de l’antenne 370. Afin de protéger la puce 380, une couche de protection (non représentée) peut être déposée sur ladite puce et recouvrir tout ou partie de la face 320 sur laquelle elle est placée. Un avantage supplémentaire de l’intégration de l’étiquette électronique dans l’emballage 300 est que les caractéristiques de l’étiquette électronique peuvent être prises en compte pour le dimensionnement du condensateur 340. La prise en compte de l’étiquette électronique permet d’ajuster la fréquence de résonnance du dispositif répéteur de sorte à avoir un champ magnétique répété sensiblement égal au niveau du champ magnétique d’excitation provenant d’un lecteur.
[0050] A titre de variante, l’antenne 370 peut comprendre plusieurs spires à condition de réaliser une impression de pistes conductrices sur chacune de ses faces ainsi que des vias, ce qui n’est pas souhaitable. Selon une autre variante l’étiquette électronique peut être réalisée de manière indépendante et peut être simplement collée au centre de l’une des spires 321 ou 322.
[0051]
[0052] Il sera apprécié de l’homme du métier que la présente divulgation n’est pas limitée à ce qui est particulièrement montré et décrit ci-dessus. D’autres modifications peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention définie par les revendications ci-annexées. Notamment, les spires peuvent être de forme différente, par exemple rectangulaire ou autre, afin d’épouser par exemple les formes d’un emballage.
[0053] Également, les exemples de réalisation peuvent être remplacés par toute autre forme d’emballage, l’important étant de pouvoir imprimer les spires sur une face supérieure et une face inférieure et de pouvoir les relier ensemble à l’aide de conducteurs traversant une ou plusieurs faces latérales. Les élargissements peuvent également s’étendre sur une ou plusieurs faces latérales en fonction de la surface souhaitée pour réaliser le condensateur et de la surface des faces latérales.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Emballage comportant une face supérieure (310), une face inférieure (320) et au moins une face latérale (330) reliant la face supérieure (310) et la face inférieure (320), caractérisé en ce qu’un matériau constituant l’emballage (300) forme un substrat et sur lequel une partie intérieure de l’emballage est imprimée de pistes conductrices afin de former une antenne résonante accordée sur le champ de communication en champ proche, la face supérieure (310) et la face inférieure (320) comportant chacune au moins une spire (321 , 322) réalisée par une piste conductrice, la au moins une face latérale comportant deux pistes conductrices (331) connectant chacune des au moins une spires (321 , 322) en parallèle sur l’autre, la face latérale (330) comprenant en outre un condensateur d’accord (340) connecté entre les deux pistes conductrices (331) de ladite face latérale (330) afin de former avec les spires (321 , 322) un circuit résonant accordé sur une fréquence du champ magnétique de communication.
[Revendication 2] Emballage selon la revendication précédente, dans lequel chacune des faces supérieure (310) et inférieure (320) comporte une seule et unique spire (321 , 322).
[Revendication 3] Emballage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau de l’emballage formant substrat est constitué de carton.
[Revendication 4] Emballage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les pistes conductrices sont réalisées avec de l’encre conductrice.
[Revendication 5] Emballage selon les revendications 3 et 4, dans lequel le condensateur d’accord (340) est réalisé à l’aide des pistes conductrices (331) au moins partiellement élargies (350) et sur lesquelles une feuille de papier (360) disposant d’une face (360b) recouverte de matériau conducteur a été collée.
[Revendication 6] Emballage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les deux spires (321, 322) sont identiques et le condensateur (340) est positionné dans la face latérale (330) à équidistance des spires (321, 322). [Revendication 7] Emballage selon l’une des revendications précédentes, lequel comporte une antenne (370) couplée à une puce (380) de radio- identification formant une étiquette électronique, ladite antenne (370) étant positionnée à l’intérieur de l’une des spires (321 ). ]
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