Brevet FR2660780A1 — publié le 19911011

- La présente invention concerne d'une façon générale les dispositifs d'interrogation-réponse à distance par voie électromagnétique, notamment à des fins d'identification de personnes ou d'objets, par exemple dans le cadre de systèmes de télécommande interactive pour véhicules automobiles Ou analogues Elle concerne plus particulièrement un nouveau circuit de réception pour un élément portatif capable par exemple de réagir à la réception de signaux déterminés pour lui-même produire un signal de réponse, par exemple d'identification. Dans les ensembles de télécommande interactive, qui sont destinés à assurer la reconnaissance à distance du conducteur d'un véhicule lorsqu'il s'en approche, un module électronique de bord intégré au véhicule envoie un signal d'interrogation à une "étiquette électronique", généralement réalisée sous forme d'un badge ou d'une carte plate de petites dimensions portée par le conducteur, par exemple dans une poche La carte reçoit le signal d'interrogation, analyse celui-ci au moyen d'un microprocesseur incorporé à la carte et élabore ou lit en mémoire un signal d'identification codé propre à la carte, qui est émis en retour par cette dernière en direction du module de bord Celui-ci peut alors effectuer un certain nombre d'actions, et notamment provoquer le déverrouillage des issues, ou encore effectuer automatiquement un réglage de certains organes tels que les rétroviseurs et les sièges pour les adapter à la stature et aux habitudes de conduite du porteur de la carte. L'une des principales difficultés rencontrées avec un tel type de télécommande réside en ce que l a carte portée par le conducteur doit être de dimensions et de poids réduits (typiquement ceux d'une carte de, 'rédit), tout en présentant une autonomie importante, (le l'ordre d'une année ou davantage, de sorte que la -(cn'i'mmation -2- électrique des circuits qu'elle contient est un paramètre déterminant de sa conception. La présente invention vise à proposer, dans une telle carte ou dans un contexte analogue, un circuit de réception dont la consommation soit extrêmement faible et qui soit toutefois capable d'effectuer une démodulation fiable et de délivrer en sortie des signaux d'une amplitude importante. Elle concerne à cet effet un circuit de réception pour un dispositif électronique autonome alimenté par batterie et destiné à recevoir un signal radiofréquence constitué par la modulation d'amplitude en tout ou rien d'une porteuse par un signal modulant situé dans une bande de basses fréquences déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend en succession: une antenne boucle accordée sur la fréquence de la porteuse par une capacité; un étage démodulateur attaqué directement par l'antenne et comprenant un transistor bipolaire monté en émetteur commun, dont la non- linéarité de la jonction base-émetteur engendre par distortion un signal à la fréquence du signal modulant, et dont la bande passante limitée élimine la fréquence de la porteuse; un étage amplificateur de tension; et un étage de mise en forme des signaux délivrés par l'étage amplificateur. Des aspects préférés du circuit de l'invention sont les suivants: l'étage démodulateur comprend des résistances de polarisation de base, de collecteur et d'émetteur de valeurs élevées, de manière à abaisser la fréquence de coupure dudit étage tout en en limitant la consommation en courant. il est prévu dans l'étage démodulateur et/ou dans l'étage amplificateur un moyen de compensation en température, qui peut comprendre un transistor bipolaire 3 - monté entre une résistance de polarisation du pont de polarisation de base dudit étage et la masse. ce moyen de compensation en température peut être unique et commun aux étages démodulateur et amplificateur. il comprend en outre entre l'étage démodulateur et l'étage amplificateur un étage adapteur d'impédance comprenant un transistor bipolaire monté en collecteur commun. il comprend en outre entre l'étage amplificateur et l'étage de mise en forme un étage d'interface comprenant un transistor monté en commutateur. l'étage de mise en forme comprend une porte NON-ET dont les deux entrées sont reliées ensemble. il est prévu en outre deux diodes de limitation de tension montées têtebêche entre l'entrée de l'étage démodulateur et la masse. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est un schéma de principe d'un circuit de réception selon l'invention, la figure 2 est un schéma détaillé du circuit de l'invention, et la figure 3 représente la forme de signaux en divers points du circuit de la figure 2. On indiquera tout d'abord que, d'une figure à l'autre, des éléments ou parties identiques ou similaires sont désignés par les mêmes numéros de référence. En référence tout d'abord à la figure 1, une antenne de réception est constituée par une boucle de courant LO accordée sur la porteuse du signal à recevoir par un condensateur C 3. 4 - Deux diodes Dl et D 2 disposées tête-bêche sont montées en parallèle avec l'antenne, qui attaque un circuit de réception R capable de délivrer en sortie des signaux carrés représentatifs de l'information reçue. En référence maintenant à la figure 2, le signal recueilli par l'antenne attaque par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage C 2 la base d'un premier transistor bipolaire NPN Tl, polarisée par des résistances Rl et R 4 La résistance R 4 est montée en série avec un transistor T 3 dont la base et le collecteur sont reliés ensemble et dont l'émetteur est à la masse. R 5 et Cl sont la résistance et le condensateur d'émetteur de Tl, R 3 étant sa résistance de collecteur. Ledit collecteur attaque directement la base d'un transistor NPN T 4 pourvu d'une résistance de collecteur R 7 et dont l'émetteur est relié à la masse. Le collecteur de T 4 est relié à la base d'un transistor NPN T 6 via un condensateur de découplage C 17. La base de T 6 est en outre reliée au collecteur et à la base de T 3 via une résistance R 34 Une résistance R 36 est montée par ailleurs entre ladite base de T 6 et la ligne d'alimentation positive. T 6 possède une résistance de collecteur R 1 O et une résistance R 9 et un condensateur C 6 d'émetteur Le collecteur de T 6 est relié directement à la base d'un transistor T 8 qui possède une résistance d'émetteur R 12 et une résistance de collecteur Rll Ledit collecteur est également relié aux deux entrées d'une porte NON-ET à hystérésis notée Si. Le circuit est alimenté par deux batteries en série Bl et B 2, de manière à délivrer une -tension continue de l'ordre par exemple de 5,5 volts Aux batteries sont associées une diode D 4 et un condensateur C 4 D 4 protège les circuits contre une éventuelle inversion de polarité; C 4 est un condensateur de découplage d'alimentation. - L'antenne-cadre LO-C 3 est conçue dans le présent exemple pour détecter un rayonnement radioélectrique dont la fréquence de porteuse est de l'ordre de 120 k Hz Pour limiter l'encombrement de la boucle LO et faciliter son implantation sur une carte au format carte de crédit ou analogue, on réalise par exemple un enroulement rectangulaire de 100 spires avec un fil de 0,1 mm. L'épaisseur de l'enroulement obtenu est de l'ordre de 3 à 3,5 mm, ce qui est compatible avec l'épaisseur que l'on souhaite donner à la carte. La valeur de C 3 est choisie en fonction de la fréquence à recevoir et de la valeur de LO. Les deux diodes Dl et D 2 permettent de limiter la tension induite aux bornes du cadre pour éviter de saturer le montage situé en aval, dans le cas o la carte est amenée pour une raison ou pour une autre à très grande proximité de l'antenne d'émission. Dans le présent exemple, le codage des signaux numériques à transmettre à la carte est de type NRZ bi- phase, c'est-à-dire qu'une porteuse, dans le présent exemple un signal sinusoïdal à 120 k Hz, est modulée en amplitude, en tout ou rien, par un signal modulant de forme d'onde carrée dont la fréquence peut prendre l'une parmi deux valeurs discrètes, par exemple soit 500 Hz, soit 1 k Hz, selon le niveau logique à transmettre Un avantage de ce choix réside en ce qu'un tel codage n'a ni sens, ni composante continue. Le transistor Tl est le coeur de l'étage de démodulation du circuit Plus précisément, on utilise la non-linéarité de la jonction émetteur-base d'un tel transistor bipolaire pour introduire une distortion du signal de la porteuse et ainsi faire apparaître un signal à la fréquence du signal modulant Un filtrage sélectif approprié au sein-même de l'étage démodulateur permet de récupérer ce signal en éliminant la fréquence de la porteuse. 6 - T 3 a pour rôle d'effectuer une compensation en température des variations de la tension base-émetteur de Tl On évite ainsi que le point de polarisation de Tl, et donc le gain de l'étage, ne fluctuent lors des variations de température. Compte tenu des exigences en matière de consommation électrique, on choisit d'une façon générale des transistors ayant un gain en courant 13 élevé (de préférence 100 ou plus) pour des niveaux de courant faibles de l'ordre du micro-ampère. Les valeurs des résistances de polarisation Rl et R 4 sont choisies aussi élevées que possible pour minimiser le courant de pont De plus, R 5 étant fixée par calcul, on choisit R 3 assez élevée pour avoir une dynamique limitée, sans que ce ne soit désavantageux, mais en revanche un gain en tension élevé. Les valeurs des résistances sont également choisies de manière à ce que l'étage articulé autour de Tl constitue un filtre dont la fréquence de coupure soit par exemple égale à quelques kilohertz, valeur compatible avec les signaux modulants à 500 Hz et 1 k Hz du signal reçu. Le gain de l'étage amplificateur situé en aval de Tl est choisi en fonction d'une part de l'amplitude des signaux délivrés par Tl, et d'autre part de l'excursion de tension nécessaire à sa sortie pour faire basculer la porte Sl Un gain de l'ordre de quelques centaines convient particulièrement bien. L'étage monté en collecteur commun articulé autour de T 4 constitue un étage tampon nécessaire pour tenir compte de la très forte impédance de sortie de l'étage démodulateur, et en particulier éviter toute atténuation entre les deux étages R 7 est choisie de manière à avoir un courant de collecteur de quelques fractions de micro- ampère. 7 - Il est à noter qu'on ne prévoit pas pour cet étage intermédiaire une compensation en température, étant donné que cet étage de gain unitaire est très peu sensible aux variations du point de polarisation Le gain en espace ainsi obtenu peut s'avérer appréciable. L'étage d'amplification proprement dit est articulé autour de T 6, T 3 jouant comme pour l'étage démodulateur un rôle de compensation en température. En variante, on peut prévoir deux transistors de compensation en température distincts pour les étages de démodulation et d'amplification. R 36 et R 34 ont par exemple les mêmes valeurs que Ri et R 4 R 9 est choisie pour avoir un courant de collecteur de l'ordre de un à quelques micro-ampères R 1 O est choisie de manière à avoir un gain important tout en garantissant une dynamique suffisante. L'étage articulé autour de T 8 constitue un étage d'interface entre la sortie de T 6 et la porte NON-ET, T 8 étant monté en commutateur Les valeurs de R 11 et de Ri 2 sont choisies de telle sorte que, lorsque T 8 est saturé, la tension de sortie soit inférieure à la tension de seuil bas de la porte, par exemple i volt. La porte NON-ET Sl est destinée à mettre en forme les signaux issus de l'amplificateur De préférence, on choisit une porte de type CMOS pour une consommation électrique limitée L'hystérésis permet d'accroître l'immunité au bruit du montage. On a représenté sur la figure 3 l'allure des signaux respectivement à l'entrée du circuit (tension Vl), à la sortie de l'étage démodulateur (tension V 2) et à la sortie de la porte Sl (tension V 3). Un avantage essentiel de la présente invention est l'obtention d'une démodulation fiable et efficace avec une consommation en courant limitée En particulier, une caractéristique essentielle de l'invention, selon laquelle on effectue la démodulation et le filtrage des 8 - signaux en amont de toute amplification substantielle en tension, permet d'obtenir une consommation moyenne en courant extrêmement réduite Plus précisément, des essais ont permis de réaliser un circuit de réception selon la présente invention ayant une consommation en courant de l'ordre de 4 u A sous une tension d'alimentation de l'ordre de 5,5 volts En dimensionnant convenablement la ou les batteries, on peut ainsi laisser le circuit de réception alimenté en permanence, ce qui permet d'utiliser une partie initiale des messages reçus comme signaux de réveil d'un circuit situé en aval. Le circuit de réception de la présente invention peut être suivi par tout dispositif de décodage approprié, incorporé par exemple à un microprocesseur. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci- dessus et représentée sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. 9 - REVENDICATIONS 1 Circuit de réception pour un dispositif électronique autonome alimenté par batterie et destiné à recevoir un signal radiofréquence constitué par la modulation d'amplitude en tout ou rien d'une porteuse par un signal modulant situé dans une bande de basses fréquences déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend en succession: une antenne boucle (LO) accordée sur la fréquence de la porteuse par une capacité (C 3); un étage démodulateur (Tl,Rl,R 4,R 3,R 5) attaqué directement par l'antenne et comprenant un transistor bipolaire (Tl) monté en émetteur commun, dont la non- linéarité de la jonction base-émetteur engendre par distortion un signal à la fréquence du signal modulant, et dont la bande passante limitée élimine la fréquence de la porteuse; un étage amplificateur de tension (T 6,R 36,R 34,Rl O,R 9); et un étage de mise en forme (Si) des signaux délivrés par l'étage amplificateur. 2 Circuit de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage démodulateur comprend des résistances de polarisation de base (Rl, R 4), de collecteur (R 3) et d'émetteur (R 5) de valeurs élevées, de manière obtenir une fréquence de coupure peu élevée dans ledit étage tout en en limitant la consommation en courant. 3 Circuit selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu dans l'étage démodulateur un moyen de compensation en température (T 3). 4 Circuit selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu dans l'étage amplificateur un moyens de compensation en température (T 3). - Circuit selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le moyen de compensation en température comprend un transistor bipolaire (T 3) monté entre une résistance de polarisation du pont de polarisation de base dudit étage et la masse. 6 Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de compensation en température unique (T 3) commun aux étages démodulateur et amplificateur. 7 Circuit selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre entre l'étage démodulateur et l'étage amplificateur un étage adapteur d'impédance (T 4,R 7) comprenant un transistor bipolaire (T 4) monté en collecteur commun. 8 Circuit selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre entre l'étage amplificateur et l'étage de mise en forme un étage d'interface (T 8,Rll,R 12) comprenant un transistor (T 8) monté en commutateur. 9 Circuit selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étage de mise en forme comprend une porte NON-ET (Si) dont les deux entrées sont reliées ensemble. H 10 Circuit selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu en outre deux diodes de limitation de tension (Dl,D 2) montées tête-bêche entre l'entrée de l'étage démodulateur et la masse.