Brevet FR2251135A1 — publié le 19750606

La présente invention est relative a un système de transmission d'information sans fil comportant un poste d'interrogation destiné à émettre un signal à haute fréquence, en tant que signal d'interrogation, et un poste de réponse pour recevoir le signal d'interrogation et destiné à re-émettre un signal modifié à haute fréquence, contenant l'information à transmettre vers le poste dlinterrogation dans lequel il est détecté. Un tel système peut être utilisE par exemple, pour l'identification de wagons de chemin de fer auquel cas le poste d'interrogation est fixe, tandis que le poste de réponse est placé sur les waaons a identifier et sont ainsi mobiles par rapport au poste d'interrogation. Le poste de réponse doit alors être passif en ce sens que son fonctionnement ne doit nécessiter aucune alimentation en énergie outre, le poste de réponse n'a pas besoin d'être programmable. Dans une autre application, le système peut être utilisé pour fourniraux conducteurs de trains et de cars de l'information relative au trafic auquel cas le poste d'interrogation est placé sur un véhicule mobile, alors que les postes de réponse sont rendus fixes. Dans ce cas également, il est nécessaire que le poste de réponse soit passif . I1 peut alors être nécessaire de rendre le poste de réponse reprogrammable, par exemple pour indiquer une vitesse maximale variant en fonction des conditions atmosphèriques, des riques de dérapage sur les routes et autres. Dans le cas d'un poste de réponse reprogrammable, il peut être nécessaire de disposer d'une source d'énergie dans le poste de réponse, par exemple sous la forme d'une petite batterie, ou de relier le poste de réponse à une source d'énergie externe au cours de l'opération de reprogrammation. Dans un dispositif connu de ce type, un signal d'interrogation dont la fréquence varie linéairement avec le temps, est transmis de sorte qu'il contient au cours de chaque balayage, de nombreuses fréquences différentes. Le poste de réponse consiste alors en un certain nombre de cavités accordées sur certaines fréquencesdu signal d'interrogation et transmettant ces fréquences à une antenne pour qu'elles puissent être émises vers le poste dtinterrogation. Le fonctionnement est alors tel que seule l'éner- gie haute fréquence correspondant aux fréquences de résonance des cavités, est re-émise , toute l'énergie restante étant dissipée dans le poste de réponse. L'information est alors contenue dans les fréquences qui sont re-émises. Bien qu'un tel poste de réponse soit entièrement passif et que sa construction soit robuste, l'équipement dans son ensemble est relativement compliqué et coûteux en raison de la fréquence variable côté émission et de la forme des postes de réponse, chacun de ces postes comprenant une combinaison spécifique d'un grand nombre de cavités résonnantes accordées avec précision. De plus,on ne peut éviter que l'énergie transmise soit réfléchie contre des objets se trouvant au voisinage des postes de réponse ce qui peut perturber la détection du code de réponse, le rendement, c'est-àdire le rapport entre l'énergie émise et l'énergie renvoyée étant très faible. Dans cet équipement connu, le poste de réponse n'est pas reprogrammable mais doitetre remplacé dans son ensemble lorsque le code de réponse doit être modifié. I1 est également connu d'utiliser un signal continu ou pulsé à fréquence unique en tant que signal d'interrogation. Dans ce cas, le poste de réponse comprend au moins un oscillateur. Ce dernier est utilisé pour produire un signal de réponse à une fréquence différente de celle du signal d'interrogation. Des oscillateurs peuvent également être utilisés pour transmettre un message codé, le code étant composé de différentes fréquences de manière similaire à celles utilisées pour le signal de réponse produit par les cavités résonnantes mentionnées ci-dessus. L'invention a pour objet un système de transmission d'information du type indiqué ci-dessus dans lequel le signal d'interrogation est un signal continu ou pulsé à fréquence unique et qui produit un signal de réponse dont la fréquence est un harmonique de la fréquence du signal d'interrogation, dans lequelon n'utilise aucun oscillateur dans le poste de réponse, ce dernier étant au contraire entièrement passif en ce sens qu'ilne nécessite aucune source d'énergie individuelle et dans lequel la quantité d'informations à transmettre peut être arbitrairement importante dans les limites établies par le temps de transmission disponible. Suivant l'invention, le poste de réponse comprend un élément non linéaire auquel est appliqué le signal émis par le poste d'interrogation et reçu par le poste de réponse et qui engendre au moins un harmonique qui est renvoyé en tant que signal de réponse au poste d'interrogation après modulation dans un modulateur, ce dernier étant commandé par une unité de codage active de telle manière que le signal réponse renvoyé ait une forme d'un train d'im pulsions modulé , l'énergie d'alimentation de l'unité de codage étant obtenue en redressant le signal d'interrogation de telle sorte qu'une partie de l'énergie de ce signal soit utilisée pour alimenter 1' unité de codage et le modulateur et qu'une autre partie soit utilisée pour une ré-émission directe sous forme de modulation codée par impulsions après une transformation passive de fréquence dans ledit élément non linéaire. Ainsi, dans un système suivant l'invention, la différence nécessaire entre la fréquence du signal d'interrogation et celle du signal de réponse est obtenue par une transformation passive de fréquence, par exemple par doublage de fréquence, au moyen d'un élément non linéaire. Le message codé n'est pas représente par un code à plusieurs fréquences mais par un code à répartition dans le temps obtenu par modulation du signal de réponse, par exemple par blocage et déblocage du signal de réponse en fonction d'un code désiré. La puissance nécessaire pour alimenter l'unité de codage est obtenue en-redressant une partie du signal d'interrogation. Etant donné que le codage nécessite une répartition dans le temps, il est nécessaire d'utiliser un générateur d'horloge pour commander le rythme de sortie du code. Suivant un mode de réalisationpréféré de l'invention, le signal d'interrogation est pulsé et le signal d'horloge pour l'unité de codage est engendré par détection du signal dtinterrogation. Le générateur d'horloge peut également être situé dans le poste de réponse, par exemple dans le cas où le signal d'interrogation est continu. Dans ce dernier cas, il est nécessaire d'utiliser un certain type d'oscillateur dans le poste de réponse.Toutefois, l'oscillateur ne doit ni effecteur une séparation de fréquence entre le signal d'interrogation et le signal de réponse, ni commander aucune distribution de fréquence dans un code à plusieurs fréquences ce qui nécessiterait des exigences extrêmement sévères en ce qui concerne la stabilité en fréquence. Le principe de l'invention qui met en oeuvre une division de l'énergie du signal d'interrogation en deux parties à savoir : une partie qui est renvoyée vers le poste d'interrogation après une transformation de fréquence dans l'élément non linéaire, et une seconde partie qui est redressée pour assurer l'alimentation en énergie de unité de codage, peut être illustré rar l'exemple suivant : On suppose que l'élément non linéaire présente une caractéristique à loi quadsadique ce qui signifie que le courant traversant l'élément est proportionnel au carré de la tension qui lui est appliqué, en d'autres termes i = const. v2 dans lequel i représente le courant à travers l'élément, V la tension appliquée à l'élément et"const " une constante.Si un signal V = AsinWt, dans lequel A est l'amplitude, W la pulsation et t le temps , est appliqué à l'élément, le courant i aura la forme A2 i = cons. v2 = const. A 2 - const. A2 cos26Jt Le courant contient dne composante continue qui peut être utilisée comme énergie d'alimentation et une composante alternative dont la fréquence est double de celle du signal appliqué En calculant de façon appropriée l'élément non linéaire et les circuits de filtrage qui lui sont connectés, on peut choisir un harmonique quelconque afin de l'utiliser comme fréquence porteuse de la réémission. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre Au dessin annexé donné untquenent a titre d'exemple la Fig. 1 montre un schéma symbolique d'un système de transmission d'information suivant l'invention, les formes d'ondes montrant en fonction du temps, les signaux appliqués au poste de réponse et émis par celui-ci, et la Fig. 2 montre un schéma symbolique du poste de réponse. Sur la Fig. l,un poste d'interrogation 10 comprend un générateur à hyperfréquence ll auquel est connecté un modulateur d'impulsions 12. Le générateur 10 fournit en continu une fréquence porteuse f0 qui est modulée en impulsions par le modulateur 12 à une fréquence de modulation fc. On peut utiliser, en variante, un générateur à hyperfréquence pulsé. Un signal à hyperfréquence pulsé est émis par une antenne 13. Lorsque un poste de réponse 14 entre dans la zone couverte par le signal émis, ce dernier est reçu par une antenne de réception 15. Après traitement dans le poste de réponse, un signal à hyperfréquence modifié est renvoyé par l'intermédiaire d'une antenne 16. En pratique,les antennes 15 et 16 peuvent être réalisées sous forme de deux portes à hyperfréquence reliées à une antenne extérieure commune. Le signal renvoyé est également un signal pul sé mais dans le train d'impulsions renvoyé,les impulsions individuelles apparaissent selon un code donné qui contient l'information. Le signal renvoyé a une fréquence porteuse qui est un harmonique de la fréquence émise, par exemple l'harmonique deux Le signal est décodé et l'information est détectée dans une unité de décodage 17 a l'entrée de laquelle est connecté un filtre 18 accordé sur l'harmonique choisi. Sur la Fig. 1, la courbe supérieure montre la forme du signal émis et la courbe inférieure est un exemple d'un signal de réponse dont la fréquence est double. La Fig. 2 montre un schéma simplifié d'un poste de réponse suivant l'invention. Un élément non linéaire 20 auquel est appliqué le signal reçu est connecté a l'antenne de réception 15 mentionnée ci-dessus. La sortie de l'élément 20 est reliée d'une part a un premier filtre 21 et d'autre part a un second filtre 22. Le premier filtre 21 a une constante de temps elevee-et délivre une tension continue qui est appliquée en tant que tension d'ali mentation a une unité de codage 23. Le second filtre 22 est accor dé a une fréquence double de la fréquence porteuse émise et déli vre à sa sortie un signal qui constitue l'entrée d'un modulateur 24. Ce dernier reçoit sur une entrée de commande des impulsions de commande de l'unité de codage 23 en fonction d'un programme emma gasiné dans cette unité. De l'information d'impulsions d'horloge pour l'unité de codage est tirée du signal d'entrée reçu et l'unité de codage peut comporter à cet effet une entrée de commande qui reçoit le signal d'entrée avant son filtrage.Pour chaque impulsion reçue, l'unité de codage fournit ou ne fournit pas une impulsion de commande pour le modulateur en fonction du code donné,compté à partir d'un instant de démarrage. En principe,le modualteur est un commutateur électronique destiné à faire passer ou à supprimer respectivement les impulsions à hyperfréquence provenant du filtre 22. Les impulsions qui passent par le modulateur sont émises à travers l'antenne 16. Afin que l'information d'impulsions d'horloge ne soit pas perdue et/ou que l'énergie d'alimentation de l'unité de codage ne soit pas réduite par les interruptions du circuit de l'élément non linéaire, le commutateur peut supprimer l'appli cation d'impulsions à hyperfréquence à l'antenne du poste de réponse en les absorbant dans un circuit de dissipation d'énergie, par exemple en réduisant le facteur de qualité du filtre 22. L'unité de codage commence à fonctionner et fournit des impulsions de commande au modulateur 24 dès qu'une tension d'alimentation suffisamment élevée est reçue du filtre 21. De préfé rence ,l'émission du code de réponse instantanée est précédée par un code de démarrage destiné a définir l'instant de démarrage. Après chaque émission d'un code de réponse, l'émission d'une nouvelle séquence de démarrage avec code de réponses consécutif est réalisée éventuellement après une petite pause. Ce processus est répété tant que le poste de réponse reçoit un signal d'interrogation. L'élément non-linéaire peut être une diode. L'unité logique est réalisée de préférence sous forme de circuits Mbs intégré qui ont une consommation de courant faible de sorte qu'il est possible d'utiliser l'énergie reçue de la manière décrite à la fois pour alimenter l'unité de codage et pour renvoyer une partie de l'énergie en tant que signal de réponse à f--réauence double. L'unité de codage ainsi que les autres composants sont d'une construction connue en soi et ne sont donc pas décrits en détails. Au lieu d'émettre un signal d'interrogation pulsé à partir du poste d'interrogation, il est également possible d'émettre un signal à hyperfréquence continu en tant que signal d'interrogation. Toutefois, dans ce cas, le poste de réponse doit contenir lui-même une.horloge pour l'unité de codage ce qui complique ce poste quelque peu et augmente le besoin en énergie d'alimentation. I1 n'est pas nécessaire d'utiliser le second hanrqueen tant que fréquence porteuse dans le signal de réponse mais on peut utiliser tout harmonique pour la ré-émission en tant que signal de réponse. Le filtre 22 dans le poste de réponse peut également être éliminé. L'élément non linéaire peut être constitué par deux diodes au lieu d'une seule. Dans ce cas, l'une des diodes duire l'harmonique tandis que l'autre diode est destinée à produire la tension redressée utilisée comme tension d'alimentation pour le poste de réponse. Pour la modulation du signal de réponse, on peut utiliser tout procédé assurant une discrimination entre det uns binaires et des zéros binaires. Toutefois, il est préférable d'utiliser la modulation en amplitude auquel cas un élément binaire peut avoir la même forme que les impulsions d'interrogation (des impulsions non modulées), tandis que l'autre élément binaire présente une autre amplitude qui peut être obtenue par exemple en supprimant une partie des impulsions de réponse ou en réduisant l'amplitude de ces dernières. Au cours de la description ci-dessus, on a indiqué que la transmission de l'information s'effectue a des fréquences situées dans la plage des hyperfréquences. Etant donné que les limites de cette plage ne sont pas bien définies et que le principe pe du système suivant l'invention peut être utilisé dans des plages de fréquence situées près de la plage des hyperfréquences, ces plages de fréquence sont également visées par l'invention. La plage de fréquences utilisable n'est limitée que par le fait que la transmission de l'information doit être effectuée sans fil au moyen de rayonnement. REVENDICATIONS 1 - Système de transmission d'information sans fil comprenant un poste d'interrogation destiné à transmettre un signal d'interro gation sous la forme d'un signal à haute fréquence, et un poste de réponse destiné à recevoir le signal d'interrogation et à renvoyer, en réponse à ce signal d'interrogation, un signal de réponse modifié à haute fréquence contenant l'information à transmettre vers le pos te d'interrogation, le signal d'interrogation étant continu ou pulsé et le signal de réponse ayant une fréquence qui est un harmonique de la fréquence du signal d'interrogation, le poste d'interrogation comprenant un récepteur accordé sur ledit harmonique, ledit système étant caractérisé en ce que le poste de réponse comprend un élément non linéaire auquel est appliqué le signal d'interrogation et à partir duquel est engendré au moins un harmonique qui est renvoyé en tant que signal de réponse au poste d'interrogation après modulation dans un modulateur qui est commandé par une unité de codage de telle manière que le signal de réponse présente la forme d'un train d'impulsions modulé , une tension d'alimentation pour l'unité de codage étant obtenue par redressement du signal d'interrogation de manière qu'une partie de l'énergie du signal d'interrogation soit utilisée pour alimenter l'unité de codage et le modulateur,tandis qu'une autre partie est utilisée pour être renvoyée sous forme modulée par impulsions codées après une transformation de fréquence dans I'élémentnan'linéaire. 2 - Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément non linéaire est une diode présentant une caractéristique dont la loi est à peu près quadratique. 3 - Système suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tension redresse pour alimenter l'unité de codage et le modulateur ainsi que l'harmonique choisi qui est renvoyé en tant que signal de réponse, sont engendrés par un seul et même élément non linéaire. I - Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité de codage est du type logique et destinée à produire des impulsions de commande binaires en réponse à l'information de commande qui lui est appliquée, les impulsions de commande apparaissant en fonction d'un code temporel donné contenant l'information désirée. 5 - Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le modulateur est agencé pour commander l'amplitude du signal renvoyé en fonction de l'amplitude d'une tension de commande appliquée au modulateur 6 - Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le signal d'interrogation est pulsé, caractérisé en ce que le modulateur produit, en réponse à un signal de commande qui lui est appliqué, un train d'impulsions dans lequel un élément binaire est représenté par une impulsion de réponse égale à la partie transformée en fréquence de l'impulsion d'interrogation sous forme non modulée, tandis que l'autre élément binaire est représenté par une impulsion qui est supprimé en totalité ou en partie 7 - Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la modulation du signal de réponse est réalisée en aval de l'élément non linéaire en modifiant sa transmission à une antenne de telle sorte que le signal de réponse soit supprimé pendant des intervalles de temps déterminés par le code de l'unité de codage et que le signal d'interrogation ap pliqué à l'élément non linéaire et la tension engendrée par celui-ci pour alimenter l'unité de codage, ne soient pas affectés.