A invenção refere-se ao dominio dos métodos e sistemas para a leitura de transponders de rádio frequência RF e à estrutura de tais transponders de rádio frequência.
Mais particularmente, a invenção refere-se a um aperfeiçoamento na leitura e / ou nas comunicações entre um transponder passivel de ser rodeado por vários transponders e um leitor previsto para este efeito. A invenção visa, mais particularmente, a aplicação de tais métodos e sistemas para a leitura sem contato de documentos de viagem eletrônicos, tais como passaportes eletrônicos e vistos eletrônicos sob a forma de transponders posicionados juntos. Em particular, esses documentos e vistos são compatíveis com a especificação da ICAO "International Civil Aviation Organization" (Organização de Aviação Civil Internacional) e padrão 14443 ISO7IEC.
Os documentos de viagem, tais como os passaportes eletrônicos e / ou o visto eletrônico são compostos por um lado, de um documento em papel no qual a informação relativa ao titular do referido documento é anotada e por outro lado, um chip eletrônico sem contato, que contém também as informações seguras relativas ao mesmo titular.
O problema não resolvido surge logo que o documento de viagem do tipo passaporte eletrônico também deve incluir vários vistos eletrônicos. Por uma questão de fato, devido aos principios variáveis utilizados por esses chips eletrônicos sem contato, o aumento do número de vistos eletrônicos no documento faz a leitura simultânea mais e mais dificil quando e à medida que aumenta o seu número, que pode até mesmo fazer a operação impossivel, logo que o número é maior do que 4 ou 5 vistos.
A necessidade expressa em relação aos documentos de viagem eletrônicos é que esse documento pode conter um máximo de vistos eletrônicos sem contato que são simultaneamente explorados quando são submetidos a um campo magnético de um leitor sem contato. O leitor e os documentos de viagem devem ser compatíveis com o padrão ISO / IEC 14443.
As especificações do visto eletrônico sem contato ou pedido de visto que, por um lado, cada visto consome tão pouco quanto possível o campo magnético a partir do leitor sem contato e interage com o mesmo o minimo possível e por outro lado, que cada um faz uma variação do campo magnético, que é compatível com as especificações impostas pelo padrão ISO / IEC 14443 durante as fases de respostas do visto para o leitor.
A tecnologia sem contato resultante do padrão ISO / IEC 14443 descreve os mecanismos que permitam implementar os princípios anti-colisão entre os produtos sem contato. Tais princípios proporcionam mecanismos lógicos que tornam possível recuperar um produto sem contato entre vários outros, quando eles são submetidos ao mesmo campo magnético. A condição necessária para um correto funcionamento de tal princípio é que o leitor forneça todos os produtos existentes no campo que ele gera e ele detecta todos eles. Mais especificamente, o mecanismo anti-colisão sem contato é limitado pelo consumo e pela carga magnética induzida pela soma de vários transponders sem contato. Isso limita o número de vistos de eletrônicos que podem ser lidos dentro ou fora de um passaporte eletrônico.
Além disso, o padrão ISO / IEC 14443 contém uma especificação que impõe que os produtos sem contato sejam operados em um intervalo de campo magnético entre 1,5 A / m e 7,5 A / m. Essa especificação torna possível para os produtos sem contato serem operados a partir de um campo magnético de pelo menos 1,5 A / m.
Um leitor, compatível com o padrão, pode, portanto, gerar apenas um campo de 1,5 A/ m na presença do documento de viagem, enquanto está em conformidade com o padrão. O padrão ISO / IEC 14443 também impõe a amplitude mínima de resposta do produto sem contato para que o leitor possa detectá-lo. Tal amplitude mínima vale pelo menos 30/H1' 2 (ou 18.6 mV) , com amplitude H do campo magnético. Este valor é definido a partir da amplitude das bandas laterais geradas devido à modulação de amplitude do campo magnético do leitor, com a frequência de 13,56 MHz pelo produto sem contato com a taxa da sub-portadora do mesmo, avaliado em 847 Khz. Se estas condições forem cumpridas, o leitor sem contato em conformidade com a norma deve ser capaz de receber os dados do chip sem contato.
O estado da técnica atual torna possível cumprir com todas as condições, sempre que um número máximo de alguns vistos eletrônicos são colocados no documento de viagem. Atualmente, 5 vistos parecem ser um máximo que diz respeito à curva de resposta de transponders (Figura 3 recuperada do documento oficial N1088 da ISO / IEC JTC1/SC17/WG8).
O inventor observou que, se mais do que cinco produtos sem contato, que são individualmente conformes com o padrão são utilizados, quando são agrupados no mesmo documento de viagem, por causa do acoplamento eletromagnético em conjunto, a montagem não é mais compatível com o padrão ISO / IEC 14443. O leitor conformável sem contato já não é capaz de fornecê-los ou detectá-las.
Esta limitação a cinco no que diz respeito ao número de transponders é considerado pelo inventor como sendo potencialmente uma desvantagem no desenvolvimento de um passaporte eletrônico e também de uma maneira geral para a leitura de vários transponders posicionados juntos independentemente da aplicação considerada. Assim, o inventor tem considerado a melhoria, de uma forma geral, a comunicação sem contato de um certo número de transponders para uma potência constante do leitor.
Quanto à técnica anterior conhecida tornar possivel melhorar a comunicação entre os transponders e um leitor, a patente FR 2 777 141 ou o documento US 6, 172,608 são conhecidos.
Estas patentes tornam possivel ter um segundo circuito de oscilação que pode ser sintonizado em uma frequência que está próxima (ou igual) ao campo eletromagnético, de modo que a modulação de campo realizada pelo transponder é melhor detectada pela antena da leitor. Esses documentos, mais particularmente, ensinam a utilização de um circuito ressonante passivo para aumentar a distância de comunicação entre o leitor e o transponder, mantendo uma operação correta e sem aumentar a potência de emissão do leitor. Por outro lado, o documento FR 2 812 482-A1 é conhecido, que utiliza a antena coletiva que está fechada para ampliar a comunicação do leitor com vários transponders posicionados no mesmo suporte. A multiplicidade dos transponders em um suporte corresponde ao problema de aumentar a memória de armazenamento disponível no suporte. Os transponders têm um formato mais reduzido do que a antena passiva por causa do custo de produção. Este documento não ensina a otimização do número de transponders legíveis para uma potência de campo eletromagnético constante.
Além disso, o arranjo de uma antena passiva colectiva fechada associada aos vários transponders que tem dimensões mais reduzidas do que a antena passiva parece não ser operacional, como exposto no presente documento, no estado da técnica atual da pessoa qualificada na técnica.
A invenção, mais particularmente, diz respeito à resolução dos inconvenientes acima mencionados. Ela, de um modo mais geral, visa melhorar a leitura dos transponders, tais melhorias se destinam a levar ao aumento do número de transponders que podem ser lidos em conjunto em determinado campo eletromagnético, independentemente da dimensão do mesmo.
Além disso, visa proporcionar a otimização do número de transponders que podem ser lidos em conjunto para a aplicação de um passaporte eletrônico, em conformidade com as especificações da ICAO e ISO/IEC14443, em particular. Novas características de transponders são fornecidas para esse propósito. De acordo com um primeiro aspecto, a invenção visa um método de leitura sem contato de transponders de RF posicionados em um único e no mesmo campo magnético de interrogação, onde um acoplamento magnético dos transponders é assegurado por um circuito ressonante passivo durante a leitura.
O método é caracterizado em que a antena passiva do circuito ressonante é associada a pelo menos uma antena do transponder, e RO essonante passivo é ajustado de tal forma que a frequência de ressonância resultante da associação corresponde a uma das frequências das bandas laterais de emissão do transponder a ser lido.
Estas disposições tornam possivel favorecer a amplitude do sinal de retorno do transponder. De acordo com uma concretização particular, a associação da antena passiva do circuito ressonante com pelo menos uma antena do transponder é feita insignificante e o circuito ressonante passivo é sintonizado numa frequência de ressonância correspondente a uma das frequências das bandas laterais de emissão no transponder a ser lido.
Estas disposições permitem simplificar ainda mais o método de leitura, enquanto favorecem a amplitude do sinal de retorno emitido pelo chip do módulo de antena ou transponder.
A invenção também se refere a um sistema para leitura de pelo menos um transponder de RF, o referido sistema incluindo um leitor capaz de emitir um campo de interrogação em pelo menos um transponder e coletar uma resposta do transponder, um circuito ressonante passivo para a realização de um acoplamento magnético com pelo menos um transponder durante a leitura.
O sistema é caracterizado pelo fato de que o circuito ressonante passivo é ajustado de tal forma que a frequência de ressonância resultante da associação do circuito ressonante com pelo menos um transponder corresponde a uma das frequências das bandas laterais de emissão do transponder a ser lido.
Outro aspecto da invenção refere-se a um objeto de suporte que contém pelo menos um transponder principal, pelo menos um transponder secundário e um circuito ressonante passivo associado a pelo menos um transponder principal. 0 objeto pode ser distinguido pelo fato de que o circuito ressonante passivo é ajustado de tal forma que a frequência de ressonância resultante da associação do circuito ressonante com o transponder principal, pelo menos, corresponde a uma das frequências das bandas laterais de emissão do transponder secundário.
Outro aspecto da invenção refere-se a um objeto de suporte que contém pelo menos um transponder e um circuito ressonante passivo associado a pelo menos um transponder. Pode ser diferenciado pelo fato de que o circuito ressonante passivo é sintonizado numa frequência de ressonância que corresponde a uma das frequências das bandas laterais de emissão do transponder.
Outro aspecto da invenção refere-se a um transponder incluindo uma antena fixa sobre um suporte que define uma volta exterior; o transponder é caracterizado pelo fato de que: - A superficie externa da volta exterior é maior do que uma superficie de 15 x 15 milímetros e menor do que uma superficie de aproximadamente 30 x 30 mm,
A antena inclui aproximadamente entre 13 e 18 voltas, - A frequência de ajuste está entre 15 e 18 MHz, - Um fator de qualidade está acima de 30.
Outro aspecto da invenção se refere a um documento de viagem, incluindo várias páginas entre duas capas e uma pluralidade de transponders entre as páginas, com cada transponder estando contido em um suporte plano distinto das páginas ou capas, mas com substancialmente o mesmo formato de uma página, com o transponder com as características acima. De acordo com uma disposição favorável que permita ter menos interferência ou acoplamento entre os transponders, os últimos são colocados no suporte em várias posições e, em particular de uma forma aleatória.
Outras características e vantagens da invenção aparecerão a partir da leitura da seguinte descrição dada como exemplo não limitativo e por referência aos desenhos anexos, em que:
A figura 1 ilustra um sistema de leitura de passaportes eletrônicos de acordo com a técnica anterior.
A figura 2 ilustra um passaporte eletrônico e os vistos da técnica anterior.
A Figura 3 ilustra as curvas de resposta em resposta ao número de transponders da técnica anterior.
A Figura 4 ilustra uma seção na Figura 5, ao longo de A-A.
A Figura 5 ilustra um sistema de leitura de transponder em conformidade com uma concretização da invenção.
A Figura 6 ilustra uma área para as possíveis dimensões da antena passiva de acordo com uma concretização.
A Figura 7 ilustra um documento de viagem que é compatível com uma concretização da invenção.
A Figura 8 ilustra um sistema de leitura de documento de viagem, em conformidade com a figura anterior.
A Figura 9 ilustra uma vista esquemática do sistema de leitura da figura anterior.
A figura 10 ilustra uma configuração de leitura para os transponders com uma associação do circuito ressonante passivo com um transponder principal.
A figura 11 ilustra um transponder de acordo com uma concretização da invenção.
As figuras 12, 13 ilustram as embalagens dos transponder de acordo com outra concretização da invenção.
A Figura 1, um sistema já existente para leitura de passaportes eletrônicos e vistos eletrônicos sob a forma de transponders do tipo rádio frequência (RF) inclui um leitor capaz de emitir um campo de interrogação por meio de uma antena emissora 2 e coletar uma resposta do transponder submetido a este campo.
O passaporte 3 (PICIO) e cada visto 4 (PCI1-PICI5) incluem o mesmo tipo de transponders, ou seja, um circuito eletrônico (5a, 5b tipo) de RF-ID (identificação por radiofrequência) conectado a uma antena (4a-4b). Na Figura 2, o transponder do passaporte é enterrado na capa 6 de um passaporte 7 e cada transponder de visto eletrônico é enterrado em uma folha 8. Na Figura 3, um diagrama da curva de resposta de tensão (10) de um transponder em um formato ID1 (o formato atual dos passaportes) tem um pico de mais de 35 volts enquanto a resposta de tensão de 5 transponders PICI posicionados juntos está próxima de 5 volts. Além de 5 transponders, a tensão cai dramaticamente e já não é possivel detectar e ler mais de 5 transponders com uma frequência de 13,56 MHz.
De um modo geral, no quadro da presente descrição, transponder significa qualquer circuito eletrônico de identificação que utiliza a detecção ou uma comunicação usando um campo eletromagnético. Mais especificamente, os campos eletromagnéticos estão relacionados e incluem uma bobina ligada a um condensador e onde um circuito integrado ou qualquer outro componente eletrônico pode ser encontrado.
Os transponders, mais particularmente, incluem um componente eletrônico, como um chip de circuito integrado ligado a uma antena. Eles podem ser inseridos, ou associados a qualquer tipo de suporte. Podem, por exemplo, ter a forma de etiquetas adesivas eletrônicas, cartão sem contato, podem ser enterrados em uma embalagem, a capa de um documento, uma folha ou qualquer outra coisa, etc.
Transponders são usados em vários campos da economia, tais como banco (carteira eletrônica), as comunicações, os transportes, a identidade (e-passaporte, carteira de identidade). Mais particularmente no que diz respeito à identidade, a identificação de uma pessoa através de uma comunicação por frequência de rádio com um objeto portátil sem contato eletrônico do tipo RFID é conhecida.
De um modo geral, os meios de leitura no âmbito da descrição a seguir, um dispositivo emissor / receptor equipado com uma antena que cria um campo eletromagnético em uma determinada frequência. A antena do aparelho também permite modular o campo eletromagnético e medir as variações do campo eletromagnético. A antena do aparelho também permite modular o campo eletromagnético e medir as variações do campo eletromagnético. A antena do leitor é geralmente composta de uma ou várias bobinas.
O sistema leitor-transponder é operado em um modo mais ou menos complexos de acordo com o tipo de transponder utilizado. O principio de funcionamento geral consiste em emitir um campo eletromagnético com uma frequência determinada. Quando um transponder passa dentro do campo eletromagnético, ele é fornecido e reage. A reação do transponder provoca a variação de um campo eletromagnético que é detectado pelo leitor.
Para os sistemas mais simples, o transponder sendo, por exemplo, composto por uma bobina e um condensador, a montagem é um circuito de oscilação sintonizado na frequência do campo eletromagnético. A presença do transponder no campo faz ressoar o circuito oscilante e provoca uma alteração do campo que pode ser detectada pelo leitor. Tais sistemas são muito simples e são utilizados como dispositivos anti-roubo em lojas de departamento. No que diz respeito a sistemas mais complexos, o transponder, por exemplo, inclui um circuito integrado ligado a uma bobina, a bobina e os circuitos integrados que sintonizado. A presença do transponder no campo eletromagnético alimenta o circuito integrado o qual modula o campo eletromagnético para que o leitor detecte a sua presença. Em seguida, um diálogo pode ocorrer entre o transponder e o leitor através da modulação do campo eletromagnético. Nas Figuras 4 e 5, um sistema de leitura que permite melhorias na leitura de vários transponders 13-16 pela implementação, durante a leitura, de um acoplamento magnético dos transponders de um circuito ressonante passivo 17.
O sistema de leitura de 12 inclui a antena de emissão- recepção 18 enterrada em um suporte 19 e o circuito ressonante passivo 17 é realizado sobre um suporte plano 20, por exemplo, uma folha de papel, e inclui uma antena aberta 21 cujas extremidades são conectadas a placas 22, 23 de um capacitor. A antena é, de fato, um dispositivo de dupla face feito por serigrafia com tintas condutoras, na face interna da placa do capacitor 24, estão duas placas de terminal opostas 22, 23 ligadas às voltas.
O circuito passivo é posicionado no exemplo acima da antena do leitor, por exemplo, colocado ou colado em um plano de apoio perto da antena de radiofrequência do leitor.
De acordo coin um sistema de execução, a antena passiva do circuito ressonante está associada, pelo menos durante a leitura, com pelo menos uma antena do transponder. Associação significa uma união fisica de suas posições de modo a obter um acoplamento magnético entre elas, com ou sem um suporte comum.
De acordo com uma etapa do método, o circuito ressonante passivo é sintonizado numa frequência de ressonância para que a frequência de ressonância resultante da associação com pelo menos uma antena de transponder corresponda a uma das frequências das bandas laterais de emissão do transponder a ser lido.
A vantagem consiste em favorecer a detecção, por parte do leitor, as variações no campo provocada pelos transponders quando eles respondem. Preferencialmente, os transponders são projetados ou configurados de modo a serem desprezados na associação com o circuito ressonante passivo, cada um em particular através da elaboração de campo magnético inferior e/ou interferindo menos com as antenas do transponder. Os transponders, para esse efeito, têm um formato reduzido, em comparação com a antena do circuito ressonante passivo. No exemplo, o transponder é um ou vários dos transponders 13- 16 com a pequena dimensão para ser lida em relação à antena. O formato reduzido dos transponders, por exemplo, é inferior a 1 / 10°, até 1 / 5o, o formato da antena de circuito passivo ressonante.
A vantagem consiste em permitir a oferta de mais transponders como possiveis com a mesma densidade de campo. Assim, no exemplo acima, essa associação é insignificante na medida em que não há influência significativa dos transponders pequenos na frequência de ressonância resultante da associação, o circuito ressonante é sintonizado numa frequência que corresponde a uma das frequências da banda lateral de emissão do transponder a ser lido.
As bandas laterais de emissão são geradas por qualquer outro transponder submetido a um campo magnético de interrogação que modula o transponder, mais particularmente em amplitude, durante a sua resposta.
As bandas laterais de emissão existem para os outros princípios de modulações de comunicação entre um leitor e um transponder, mais particularmente, a modulação de fase e modulação por frequência. No exemplo, uma modulação em amplitude de um sinal de onda senoidal com uma frequência 13.56 MHZ por um sinal modulante de 847Khz correspondendo à sub-portadora gerada pelo transponder cria, a partir de um ponto de vista espectral, um sinal com duas faixas laterais localizada em 13,56 MHz +/-847KHz ou 12,71 MHz e 14.4 MHz, respectivamente.
Outras bandas laterais como outras que não as acima previstas também são geradas, mas com menos energia.
A fim de favorecer, tanto quanto possivel a detecção por parte do leitor e atingir o nivel minimo de campo retro-modulado definido pelo padrão ISO / IEC 14443 a frequência de ressonância do circuito ressonante passivo é selecionada em 14.4 MHz, ou seja, 13,56 MHz +847 KHz. Outros exemplos de associação serão ilustrados posteriormente.
De acordo com outra implementação, pelo menos um formato F da antena do transponder e uma resposta de transponder tendo um comportamento ou características correspondentes a esse formato são determinados e, em seguida, o circuito ressonante passivo é configurado de modo a obter o comportamento das características correspondentes para tal formato para cada transponder.
A antena passiva tem sido, assim, voluntariamente, definida em uma área Z (Fig. 6) entre dois retângulos 25, 26 centrada em si e no formato ID1 descrito no padrão ISO / IEC 14443, respectivamente, 81 milímetros x 49 milímetros e 64 milímetros x 34 milímetros.
A vantagem consiste em obter uma resposta de transponders pequenos com as mesmas características que os grandes, permitindo uma leitura de mais transponders com um campo de interrogação constante.
Isto torna possível atender as especificações da ICAO, a fim de permitir a leitura a um maior número de transponders, e um documento de viagem 27 (Fig. 7) de passaporte eletrônico (e-passport), ou visto eletrônico (e- Visa) é fabricado e inclui a antena passiva (ou circuito ressonante passivo 17 composto por uma ou várias faixas condutoras), mais particularmente na capa do passaporte. Este documento de viagem pode abrigar um ou vários transponder ou transponders 13-16, cada um tomando parte do campo local induzido pelo circuito ressonante passivo submetido ao campo do leitor mais a parte do campo que é irradiada pela antena do leitor sobre a superfície do módulo de antena ou módulos 13-16.
As figuras 8 e 9 ilustram o sistema para a leitura do documento de viagem. Ele inclui, como referido, um suporte de leitura 19 contendo uma antena emissora e receptora 18 conectada aos meios 28 para o processamento e operação do sinal recebido. 0 circuito ressonante 17 é aqui fixado sob o siporte de leitura. A vantagem é ter um circuito comum no nível do leitor para todos os passaportes enquanto que no exemplo da Fiqura 7, cada documento, incluindo um circuito ressonante tal, não é indispensável para tê-lo ao nivel da leitura. No exemplo, em conformidade com as disposições da ICAO, a amplitude do campo magnético H do leitor é determinado por um valor igual ou superior al,5A/mea amplitude da resposta do transponder para um valor igual ou superior a 30 / H1' 2. 0 documento de viagem inclui um transponder de grandes dimensões 3, por exemplo, ID1 e vários transponders 13-16 de menores dimensões, tais como vistos eletrônicos.
Os módulos de antena 13-16 não são necessariamente posicionados no mesmo plano, como aqueles em que a antena passiva é posicionada. Na Figura 8, o circuito ressonante passivo 17 é posicionado fora do documento de viagem. É associado com o sistema de leitura sendo fixado sob o suporte de leitura. No entanto, pode ser posicionado próximo a ele, mais particularmente próximo ou colado sobre o suporte de leitura.
O circuito ressonante passivo pode ter a forma de uma etiqueta colada no documento, mais particularmente com um adesivo. Pode ser integrado no documento, mais particularmente em uma das páginas ou as tampas da mesma.
Os transponders a serem lidos (13-16, 3) estão no documento de viagem 27B. Nesse documento, os assim chamados transponders secundários de dimensões reduzidas, e assim chamados transponders principais de grandes dimensões podem ser encontrados. Neste caso, conforme indicado referindo-se à Figura 10 descrita acima, recomenda-se ajustar o circuito ressonante passivo ao considerar a associação com o circuito principal.
A energia e o equilibrio do acoplamento de uma tal solução não podem ser comparados com o saldo obtido pelos transponders de dimensão IDlque são compatíveis com ISO/IEC14443. Cada módulo da antena é separadamente percebido pelo leitor como tendo um formato e, portanto, uma ação sobre o campo magnético do leitor que corresponde aquele da antena passiva que é ele próprio, em conformidade com o padrão ID1 para documentos de viagem. Das características geométricas e elétricas, por um lado, do circuito ressonante passivo e o módulo de antena, de preferência, correspondendo à descrição que se segue, por outro lado, existe. No que diz respeito ao leitor e também aos dispositivos de ensaio, como os descritos nos métodos de ensaio para os produtos sem contato: ISO / IEC 10373-6, o documento de viagem, incluindo vários vistos eletrônicos deve ser considerado como apenas um produto sem contato.
Os seguintes principios preferíveis visando fazer um circuito ressonante passivo para ser incluido no documento de viagem do tipo passaporte eletrônico são os seus resultados.
O circuito ressonante passivo deve ser tal que o acoplamento do mesmo com o leitor provoca um efeito em conformidade com o cartão sem contato equipado com uma antena de formato ID1. Deve causar uma carga baixa no campo eletromagnético gerado pelo leitor. Essa carga deve corresponder àquela que é causada pela referência PICC, anexo D do padrão ISO / IEC 10373-6 ajustado em 6 Volts para Hmin. A carga induzida pelo transponder corresponde a uma antena ID1 sintonizada em 13,56 MHz, incluindo uma parte resistiva de 1.8kQ e a tensão continua da qual é o resultado de um campo de interrogação inferior a 6V, nos terminais de carga.
Isso resulta em um circuito ressonante com as seguintes características geométricas. Conforme descrito acima, a antena passiva foi assim definido voluntariamente em uma zona Z entre dois retângulos 25, 26 centrada em si e sobre o formato ID1 descrito no padrão ISO / IEC 14443, respectivamente, 81