Brevet FR2019157A1 — publié le 19700626

La présente invention concerne un système pour la transmission automatique, sans fils, d'informations à plusieurs chiffres, entre des appareils interrogateurs et des appareils répondeurs, mobiles les uns par rapport aux autres, notamment pour la transmission des numéros de véhicules de chemin de fer, à des appareils interrogateurs fixes, dont chacun émet un signal d'interrogation comportant au moins une fréquence périodiquement variable, dans une bande de fréquences déterminée, située dans la gamme des hyperfréquences, (micro-ondes), tandis que l'appareil répondeur, qui passe au niveau du dit appareil interrogateur, sélectionne les fréquences affectées à l'information qu'il doit transmettre, grâce à des filtres, de préférence accordés, et ré-émet, vers l'appareil interrogateur, pour chaque chiffre de la dite information, un nombre déterminé de fréquences de réponse, par l'intermédiaire d'une antenne, de préférence directive. les systèmes de ce genre servent par exemple, dans la technique de la signalisation des chemins de fer, pour transmettre des informations, notamment les numéros, le poids, la charge utile, la longueur et la hauteur des wagons de marchandises, de ces derniers à des appareils interrogateurs fixes, placés près de lavoir ou entre les rails. Ces informations peuvent être transmises à un poste central de direction qui les exploite pour organiser et aménager la circulation des véhicules. Pour que ces informations soient transmises dans tous les cas d'une façon sîre,du véhicule à l'appareil interrogateur fixe, il faut des systèmes le-moins influençables possible par les conditions extérieures.Par exemple, le recouvrement des appareils de transmission par de la boue, de la glace ou de la neige, de la fumée et du brouillard ne doit entrainer aucune détérioration de la qualité de la transmission. D'autre part, une transmission non-perturbée des informations doit être assurée même pour des vitesses allant jusqu'à 200 km/h dans les deux sens, malgré les mouvements pendulaires des véhicules pendant la marche et des tolérances assez importantes sur les positions des appareils des dits véhicules. Pour obtenir un système d'usage général, il faut donc des dispositifs qui satisfassent à ces exigences, et qui présentent d'autre part des possibilités de manipulation simple et un faible coût.. Selon une proposition antérieure, les signaux d'interrogation émis par les appareils interrogateurs ont des fréquences situées dans la gamme des hyperfréquences (micro-ondes). les appareils ré pondeurs sont pourvus chacun d'une section de ligne pour hautes fréquences, à laquelle sont couplés des filtres pour les fréquences à sélectionner, réalisés sous la forme de lignes en dérivation, accordées à la résonance. D'autre part, la section de ligne pour hautes fréquences est pourvue d'au moins une antenne, de préférence directive, qui est placée sur l'appareil répondeur de manière que le maximum principal de son diagramme de rayonnement balaie, lorsque l'appareil répondeur passe au niveau de l'appareil interrogateur, l'antenne d'émission et de réception, également directive, du dit appareil interrogateur.Cette proposition antérieure est susceptible de multiples variantes de réalisation. Par exemple, la section de ligne pour hautes fréquences de 1 'appareil répondeur est fermée à une de ses extrémités, de manière à produire des réflexions, notamment par un court-circuit, tandis que son autre extrémité est munie de l'antenne directrice servant à la réception du signal d'interrogation et à la ré-émission du signal de réponse. les filtres, réalisés sous la forme de lignes en dérivation, sont alors disposés entre la terminaison et l'antenne de la dite section de ligne pour hautes fréquences, à une distance telle de la terminaison réfléchissante,qu'ils se trouvent de préférence au voisinage du couplage maximum pour leurs fréquences d'accord respectives. Bien que cette proposition offre de nombreux avantages par rapport aux antres systèmes connus, optiques, acoustiques et inductifs, pour transmettre des informations à plusieurs chiffres, quelques inconvénients nuisent à la possibilité d'utiliser ce sans tème d'une façon générale dans une zone économique assez vaste. C'est ainsi que par exemple les dimensions des appareils répondeurs, notamment leur troisième dimension, sont encore relativement grandes, et que les filtres de ces appareils répondeurs peuvent être accordés seulement d'une façon relativement difficile par du personnel non-qualifie, et ne disposant pas des moyens auxiliaires correspondants. D'autre part, lors de l'emploi des appareils de ce système, il apparait très facilement des réflexions parasites,dont l'élimination dans les appareils interrogateurs nécessite des moyens électroniques rèlativement importants.D'autre part, les administrations des postes de quelques pays accordent difficilement l'autorisation d'utiliser la bande-de fréquences nécessaire pour ce système. Le système selon la présente invention est du type indiqué initialement et il ne présente pas les inconvénients décrits, tout en répondant aux désirs exprimés. Le système selon la présente invention est caractérisé par le fait que le signal d'interrogation produit par chacun des appareils interrogateurs est constitué de deux fréquences, dont la première est constante, tandis que la seconde diffère de la première et est variable périodiquement, et que chaque appareil répondeur comporte une diode, qui, en mélangeant les deux fréquences reçues, forme des fréquences diffé- rentielles, parmi lesquelles figurent les frequences à sélectionner par les filtres connectés à ladite diode de l'app eR répondeur Les formes de réalisation suivantes de l'invention peuvent autre utilisées avantageusement de façon séparée ou en combinaison: L'une des deux fréquences sert de fréquence porteuse pour l'autre fréquence, périodiquement variable, qui est séparée de ladite fréquence porteuse dans chaque appareil répondeur, et quialimente les filtres en fréquences-d sélectionner. Dans chaque appareil interrogateur sont prévus des dispositifs qui produisent, dans la gamme des hyperfréquences (des mieroondes), une fréquence fixe, et une fréquence du même ordre de grandeur que ladite fréquence fixe, mais wobbulée, d'une faible quantité par rapport à ladite fréquence, les dispositifs mentionnés émettant ces fréquences en commun, et exploitant un signal de retour de l'appareil répondeur, qui résulte de la modification sélective, par les filtres, des propriétés électriques de l'antenne dudit appareil répondeur. Dans chaque appareil interrogateur sont prévus des dispositifs qui produisent une fréquence porteuse fixe, située dans la gamme des hyperfréquences (des micro-ondes), ainsi qu'une fréquence wobbulée, faible par rapport à ladite fréquence porteuse, les dispositifs mentionnés modulant la fréquence porteuse avec la fréquence wobbulée, émettant la fréquence porteuse et une seule bande latérale, ét exploitant un signal de retour de l'appareil répondeur, qui résulte de la modification sélective par les filtres, des propriétés électriques de l'antenne dudit appareil répondeur. Chaque appareil répondeur est constitué par une plaque isolante, sur laquelle sont disposés des conducteurs électriques pour une section de ligne pour hautes fréquences, dont une extrémité est fermée de maniere à être réfléchissante pour des filtres, couplés à ladite section de ligne pour hautes fréquences, et destinés à sélectionner les fréquences, ainsi que pour une antenne directive, qui est connectée à l'autre extrémité de la section de ligne pnur hautes fréquences, et qui est reliée a une diode. A titre d'exemples, on a décrit ci-dessous et illustré schéma tiquement aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation du système selon la présente invention. Ba fig. 1 représente le schéma électrique équivalent d'un appareil répondeur selon la présente invention, équipé d'une diode ré réceptrice. La fig.2 illustre le mélange des signaux de fréquence conStaLm te e- > de fréquence périodiquement variable, ainsi que le signal de battement obtenu. La fig.3 illustre le signal ayant la fréquence de battement qui est réflechi par antenne de l'appareil répondeur, pour une information transmise. La fig.4 représente schématiquement un appareil interrogateur, pourvu de dispositifs pour produire une fréquence fixe et une fréquence du même ordre de grandeur, mais wobbulée d'une quantité faible par rapport à cette fréquence. La fig.5 représente schématiquement un appareil interrogateur pourvu de dispositifs pour produire une fréquence port?use fixe, située dans 9a gamme des hyperfréquences (des micro-ondes), ainsi qu'une fréquence de modulation, wobbulée, faible par rapport à la dite fréquence porteuse. le schéma électrique équivalent d'un appareil répondeur, qui est illustré sur la fig.1 représente une antenne d'émission et de réception 1, qui est couplée à une section de ligne pour hautes fréquences, 2. Pour démoduler les fréquences reçues, on a prévu une diode réceptrice 3, et, pour favoriser son effet de redressement, une cellule de filtrage constituée par un condensateur 4 et une inductance 5. Pour sélectionner les fréquences qui apparaissent au cours de la démodulation, on a prévu des filtres 6, qui, dans le schéma équivalent, sont constitués par une capacité, en série avec une résistance et une inductance. le signal d'interrogation, émis par l'appareil interrogateur, est constitué par deux fréquences, qui diffèrent par exemple de 50 à 150 MHz. le mélange des deux fréquences reçues par l'appareil répondeur fournit, par l'intermédiaire de la diode réceptrice 3, une tension U1 (voir fig.2), dont l'amplitude est modulée par une tension U2, ayant la fréquence de battement, correspondant à la différence entre les deux fréquences mélangées, et est conservée. Cette fréquence de battement s'étend dans la bande qui va de 50 à 150 MHz, et qui, dans le cas par exemple d'une information comprenant au total douze chiffres, est divisée en douze sections, dont chacune comporte cinq positions de fréquence. Chaque section de la bande de fréquences renferme l'information élémentaire, pour un chiffre décimal de l'information globale à transmettre. a valeur numérique de chaque chiffre décimal de l'information globale est codée dans chaque section de la bande de fréquences en un code du type dit "à 2 éléments choisis parmi 5". Pour cela, on sélectionne deux des cinq fréquences contenues dans chaque section de la bande de fréquences.Deux des vingt-quatre filtres du dispositif répondeur produisent l'information élémentaire pour un chiffre décimal de l'information globale, l'antenne d'émission 15 de l'appareil interrogateur étant chargée, par le filtre- 6, qui est monté en parallèle sur la diode de réception 3, et qui est accordé sur la fréquence de battement, plus fortement qu'elle ne serait si aucun filtre n'était prévu dans l'appareil répondeur pour la fréquence de battement présente à cet instant. En effet, la puissance ce rayonnée par l'appareil interrogateur est réfléchie presque complètement par appareil répondeur, et reçue par l'antenne d'émission et de réception du dit appareil interrogateur.LOrsque l'antenne d'émission et de réception de l'appareil récepteur est chargée par un filtre accordé sur la valeur instantanée de-la fréquence de battement, une fraction importante de la puissance du signal d'interrogation est prélevée, et une faible partie seulement de cette puissance est réfléchie. Il apparalt ainsi des crevasses dans la puissance réfléchie par l'appareil répondeur. La fig.3 illustre les variations de la puissance en fonction de la fréquence de battement f. Les pointes tournées vers le bas, qui y sont représentées, indiquent les crevasses que les filtres prévus dans-' l'appareil répondeur produisent dans la puissance, pour les fréquences correspondantes. L'appareil interrogateur de la fig. 4 comporte un oscillateur dfiyperfréquences(de micro-ondes), 7, qui produit une fréquence fixe f2, de par exemple 5,8 GHz. Un autre oscillateur d'hyperquences 8 est commandé par un générateur de dents de scie, 9, et il produit une fréquence wobbulée fl, qui diffère de la fréquence fixe f2 produite par ltoscillateur 7, par exemple de 50 à 150 MHz, et dont par suite la valeur peut varier de 5,65 à 5,75 GHz. La fréquence fixe produite par l'oscillateur 7 parvient, par un coupleur directionnel 10, à un élément de circuit 11, qui additionne ses deux signaux d'entrée pour former un signal additif, et qui sera désigné ci-après sous le nom de "circuit hybride". Be coupleur directionnel 10 extrait une faible puissance, ayant cette fréquence, à destination du circuit récepteur. Le circuit hybride li reçoit d'autre part la fréquence wobbulée f1, qui est mélangée avec la fréquence fixe f2 dans ce circuit hybride. Une fraction de la puissance provenant des oscillateurs 7 et 8 est extraite par le circuit hybride 11, et transmise à une diode mélangeuse 19. La fréquence différentielle, variant de 50 à 150 MHz, qui y est par exemple formée, parvient à un filtre 13, qui extrait de la bande balayée par la fréquence wobbulée un spectre de fréquences pour le traitement des signaux de réponse reçus. La fraction principale des puissances reçues, correspondant aux deux fréquences f1 et f2, est transmise par le circuit hybride 11 à un circulateur 14, qui délivre cette puissance comme signal d'interrogation à une antenne d'émission et de réception 15. Lors du passage d'un appareil répondeur, cette puissance parvient à son antenne, qui est couplée à une diode, laquelle extrait du mélange de fréquences, la fréquence de battement variant de 50 à 150 MHz, qu'elle-transmet aux filtres couplés, en vue de la sélection. Tant que la fréquence de battement se trouve en dehors des résonances des filtres 6, il y a réflexion presque complète du signal d'interrogation, qui est renvoyé, par l'antenne 15 de l'appareil interrogateur, au circulateur 14, lequel retransmet la puissance du signal à un autre circuit hybride 12, par l'intermédiaire du circuit récepteur. Les filtres sélectionnés par ces fréquences produisent une diminution du coefficient de réflexion de l'antenne directive 1 de l'appareil répondeur.Par suite, une plus faible fraction du signal d'interrogation reçu est réfléchie. Aux fréquences sélectionnées, il apparaît donc des crevasses dans la puissance du signal réfléchi, comme le montre par exemple le diagramme de la fig.3. Le circuit hybride 12 reçoit à la fois la puissance reçue et une fraction assez faible de la puissance de fréquence fixe f2, produite par l'oscillateur 7. Les signaux parviennent à l'organe d'exploitation de l'appareil interrogateur (non-représenté), par l'intermëdiaire d'un filtre à bande étroite 16, qui ne laisse passer que des fréquences de tordre de la fréquence fixe produite par l'oscillateur 7, ainsi que par l'intermédiaire d'une diode. L'appareil interrogateur de la fig.5 renferme également un oscillateur dfisperfréquencesS 7, dont la fréquence zest cependant modulée par une fréquence fM, beaucoup plus faible, wobbulée, que produit un second oscillateur 17. Comme l'oscillateur 8 de la fig. 4, l'oscillateur 17 est commandé par un générateur de dents de scie, 9. La fréquence wobbulée fM est transmise d'autre part à un filtre 13, qui produit un spectre de fréquences, permettant 1'exploitation des signaux de réponse reçus, et qui délivre ce spectre de fréquence à l'organe d'explatation,par l'intermédiaire d'une - diode. La haute fréquence f2, produite dans l'oscillatewr 7, est par exemple de 5, GHz, tandis que la fréquence wobbulée 4 varie d 50 à 150 MHz. Un filtre de passe-bande 18 laisse passer par exemple la bande de fréquences qui s'étend de (f2 - fMmax.) à f2. Par suite, les fréquences (f2 - fM) et f2 parviennent en commun dans un coupleur directionnel 10, à travers le filtre passe-bande l. Le coupleur directionnel 10 extrait une faible fraction de 12 puissance et la transmet à un circuit hybride 12, qui se trouve dans le circuit récepteur de l'appareil interrogateur. La fracS=e principale de la puissance est transmise à un circulateur 14,puis, par l'antenne d'émission et de réception 15 comme signal d'in terrogation, à l'appareil répondeur, d'où le signal est réfléchi de la façon déjà décrite, avec formation de crevasses dans sa puissance. La puissance réfléchie du signal de réponse est ensuite traitée comme cela a été décrit pour la figure 4. La fréquence de battement est synchronisée par le spectre de fréquences formé par le filtre 13. Dans l'organe d'exploitation de l'appareil interrogateur, il est donc possible de décoder de fa çon simple les crevasses de la puissance du signal de réponse, par comparaison avec le spectre de fréquences. Le signal dtinterroga- tion, qui est émis par l'appareil interrogateur, et qui a une fréquence fixe dans la gamme des GHz, revient dans le circuit récepteur dudit appareil interrogateur, avec les crevasses de puissance codées. Ce signal est alors inversé, redressé et transmis à l'organe d'exploitation, qui compare le spectre de fréquences avec le signal inversé. Par rapport aux systèmes proposés antérierement, pour transmettre des informations automatiquement, sans fils, le système selon la présente invention offre l'avantage de ne pas nécessiter d'imposer des exigences sévères à la qualité des filtres, puisque la bande de fréquences utilisée est relativement large. Ceci procure la possibilité avantageuse de remplacer les résonateurs pour hyperfréquences, à cavités, utilisés normalement, par des résonateurs réalisés dans la technique des circuits imprimés, par exemple sur des placiers recouvertes de cuivre, d'où résulte pour l'appareil répondeur, une structure plate, et un faible poids. Les résonateurs de l'appareil répondeur étant disposés d'une façon compacte, on peut loger jusqu'à soixante résonateurs. accordés définitivement, les trente-six résonateurs nonnécessaires pouvant être simplement connectés de manière à ne pas agir. On obtient ainsi la possibilité d'afficher aisément n'importe que numéro de wagon dans l'appareil répondeur. Comme le fonctionnement de ce système ne provoque, dans la bande des fréquences industrielles, aucune perturbation d autres systèmes de communications, il n'est pas nécessaire de limiter les puissances émises à des valeurs très faibles. D'autre part, les administrations étrangères des postes ne soulèvent aucune difficulté pour accorder l'autorisation d'utilisation de ces fréquences. Par suite de l'accroissement possible de la puissance d d'émission, an peut d'autre part utiliser des antennes produisant une plus large dispersion, ce qui permet d'admettre une très large tolérance sur la position de l'appareil répondeur. Un autre avantage resulte de ce que l'appareil interrogateur n'a à recevoir qu'une étroite bande de fréquences. Il est donc possible de réaliser le récepteur avec une bande étroite correspondante, si bien qu'il y a réception de beaucoup moins de réflexions parasites que dans les systèmes proposés antérieurement. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation illustrés. Pour la transmission des fréquences à sélectionner, par l'appareil -interrogateur, on peut utiliser des fréquences porteuses, modulées en fréquence ou en amplitude. La réalisation des appareils répondeurs n'est pas non plus liée à une forme déterminée. Les appareils répondeurs sont réalisés cependant, d'une façon avantageuse, dans la technique des circuits imprimés. REVENDICATIONS 1. - Système pour la transmission automatique, sans fils d'informations à plusieurs chiffres, entre des appareils interrogateurs et des appareils répondeurs, mobiles les uns par rapport aux autres notamment pour la transmission des numéros de véhicules de chemin de fer, à des appareils interrogateurs fixes, dont chacun émet un signal dtinterrogation comportant au moins une fréquence périodiquement variable, dans une bande de fréquences déterminée, située dans la gamme des hyperfréquences (micro-ondes), tandis que l'appareil répondeur, qui passe au niveau dudit appareil interrogateur, sélectionne les fréquences affectées à l'information qu'il doit transmettre. gracie à des filtres, de préférence accordés, et ré-émet, vers appareil interrogateur pour chaque chiffre de ladite information, un nombre déterminé de fréquences de réponse, par l'intermédiaire d'une antenne, de préférence directive, caractérisé par le fait que le signal d'interrogation produit par chacun des appareils interrogateurs est constitué de deux fréquences, dont la première est constante, tandis que la seconde diffère de la première et est variable périodiquement, et que chaque appareil répondeur comporte une diode, qui, en mélangeant les deux fréquences reçues, forme des fréquences différentielles, parmi lesquelles figurent les fréquences à sélectionner par les filtres connectés à ladite diode de appareil répondeur. 2. - Système suivant la revendication l, caractérisé par le fait que 1 'une des deux fréquences sert de fréquence porteuse pour l'autre fréquence, périodiquement variable, qui est séparée de ladite fréquence porteuse dans chaque appareil répondeur, et qui alimente les filtres en fréquences à sélectionner. 3. - Système suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans chaque appareil interrogateur sont prévus des dispositifs qui produisent, dans la gamme des hyperfréquences (des micro-ondes), une fréquence fixe, et une fréquence du même ordre de grandeur-que ladite fréquence fixe, mais wobbulée, d'une faible quantité par rapport à ladite fréquence, les dispositifs mentionnés émettant ces fréquences en commun, et exploitant un signal de retour de l'appareil répondeur, qui résulte de la modification sélective par les filtres des pro priétés électriques de l'antenne dudit appareil répondeur. 4. - Système suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans chaque appareil interrogateur sont prévus des dispositifs produisant une fréquence porteuse fixe, située dans la gamme des hyperfréquences (des micro-ondes), ainsi qu'une fréquence wobbulée, faible par rapport à ladite fréquence porteuse, les dispositifs mentionnés modulant la fréquence porteuse avec la fréquence wobbulée, émettant la fréquence porteuse et une seule bande latérale; et exploitant un signal de retour de l'appareil répondeur, qui résulte de la modification sélective, par les filtres, des propriétés électriques de l'antenne dudit appareil répondeur. 5. - Système suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque appareil répondeur est constitué par une plaque isolante, sur laquelle sont disposés des conducteurs électriques pour une section de ligne pour hautes fréquences, dont une extrémité est fermée de manière à etre réfléchissante, pour des filtres, couplés à ladite section de-ligne pour hautes fréquences, et destinés à sélectionner les fréquences, ainsi que pour une antenne directive, qui est connectée à l'autre extremité de la section de ligne pour hautes fréquences, et qui est reliée à une diode.