Brevet FR2651076A1 — publié le 19910222

CIRCUIT RECEPTEUR La présente invention a pour objet un récepteur comportant un circuit destiné à mélanger un signal fourni par un circuit d'antenne et un signal fourni par un oscillateur local pour produire un signal de mélange, et un filtre à échantillonnage répondant à un signal d'horloge pour filtrer ledit signal de mélange. De tels récepteurs sont de plus en plus miniaturisés grâce aux progrès réalisés dans les techniques de fabrication des circuits intégrés. Cette miniaturisation a en outre été facilitée par le fait que le filtre qui fait partie, dans ces récepteurs, du circuit basse fréquence, est un filtre à échantillonnage dont les composants peuvent être réalisés dans le même circuit intégré que les autres éléments de ces récepteurs. Les filtres a échantillonnage sont bien connus et ne seront pas décrits ici. On rappellera simplement qu'il en existe deux types principaux, les filtres numériques et les filtres à capacités commutées. En général, seuls ces derniers sont utilisés dans les récepteurs, du fait que les filtres numériques comportent plus de composants et nécessitent en outre la présence d'un convertisseur analogique / numérique. On rappellera également que ces filtres à échantillonnage nécessitent un signal d'horloge pour leur fonctionnement. Pour une configuration donnée du filtre à échantillonnage, la fréquence de ce signal d'horloge détermine la fréquence caractéris- tique de ce filtre, c'est-à-dire sa fréquence de coupure dans le cas d'un filtre passe-bas ou passe-haut, ou sa fréquence centrale dans le cas d'un filtre passe-bande. En général, cette fréquence du signal d'horloge doit être huit à dix fois supérieure à cette fréquence caractéristique du filtre. Les récepteurs connus comportent donc généralement deux oscilla- teurs. Le premier de ceux-ci, qui est généralement appelé oscilla- teur local, est utilisé pour produire un signal de référence destiné à être mélangé au signal modulé fourni par le circuit d'antenne. Le deuxième de ces oscillateurs est destiné à fournir le signal d'horloge qui est nécessaire au fonctionnement du filtre à échantil- lonnage comme cela a été rappelle ci-dessus. Dans les cas o ces récepteurs connus doivent pouvoir capter sélectivement les émissions de plusieurs émetteurs ayant des fré- quences d'émission, ou fréquences porteuses, différentes, l'oscil- lateur local doit être conçu de manière que la fréquence du signal de référence qu'il fournit puisse être modifiée en même temps que la fréquence de résonance du circuit d'antenne. Dans d'autres cas, notamment dans les systèmes de recherche de personne, o les récepteurs sont destinés à ne recevoir que les émissions d'un seul émetteur ayant une fréquence porteuse fixe, l'oscillateur local doit fournir un signal de référence dont la fréquence est également fixe. Dans ce cas, l'oscillateur local comporte généralement un résonateur en quartz dont les caractéristi- ques déterminent la fréquence du signal fourni par cet oscillateur. Le deuxième des oscillateurs mentionnés ci-dessus comporte généralement aussi un résonateur en quartz dont les caractéristiques déterminent la fréquence du signal d'horloge appliqué au filtre à échantillonnage. La présence de ces deux oscillateurs, et plus particulièrement des composants de ceux-ci qui ne peuvent pas être réalisés dans un circuit intégré, comme par exemple les condensateurs variables et/ou les résonateurs en quartz, est un obstacle à la miniaturisation poussée du récepteur, complique la fabrication de celui-ci, augmente à la fois son prix de revient et les risques qu'il tombe en panne ainsi que le nombre de réglages qui doivent être faits à la mise en service du récepteur. Le brevet US-A-4 484 358 décrit un récepteur dans lequel ces inconvénients sont évités grâce au fait que le signal d'horloge applique au filtre à échantillonnage est cree par un circuit de mise en forme à partir du signal à fréquence intermédiaire fourni par le circuit mélangeur. Ce récepteur connu présente l'inconvénient que le circuit de mise en forme est un circuit analogique dont la présence augmente le nombre de composants du récepteur et dont la consomma- tion est assez élevee. Un but de la présente invention est de proposer un circuit récepteur qui ne présente pas cet inconvénient, c'est-a-dire dans 265 1076 lequel le signal d'horloge appliqué au filtre à échantillonnage est produit par un circuit de type numérique dont la consommation peut être très faible. Ce but est atteint par le circuit récepteur revendiqué, qui est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens destinés à pro- duire le signal d'horloge nécessaire au fonctionnement du filtre à échantillonnage en réponse au signal fourni par l'oscillateur local. L'invention va être décrite ci-dessous à l'aide du dessin annexe dans lequel la figure unique représente à titre d'exemple non limitatif le schéma-bloc d'une forme d'exécution d'un récepteur selon l'invention. Dans cet exemple, ce récepteur qui est désigné par la référence 1, fait partie d'une installation de recherche de personnes. Il est donc destiné à recevoir des signaux ayant une fréquence porteuse fixe et prédéterminée. Mais il sera rendu évident par la suite de cette description qu'il pourrait tout aussi bien être destiné à capter sélectivement des signaux ayant des fréquences porteuses différentes les unes des autres. Le récepteur 1 comporte un circuit d'antenne 2 comprenant une antenne 3, un condensateur d'accord 4 et un amplificateur 5. Dans l'exemple représenté, le condensateur 4 est un condensateur varia- ble, mais on verra plus loin que dans certains cas il peut également être un condensateur fixe. Le signal fourni par ce circuit d'antenne 2 a une fréquence porteuse déterminee par les caractéristiques de l'antenne 3 et du condensateur d'accord 4, fréquence qui sera désignée par Fo dans la suite de cette description. Le récepteur comporte également un circuit mélangeur 6 dont l'entrée 6a reçoit le signal fourni par le circuit d'antenne 2 et dont l'entrée 6b reçoit le signal de référence produit par un oscillateur local 7 comprenant un résonateur en quartz 8. La fré- quence de ce signal de référence est déterminée principalement par les caractéristiques du résonateur 8, et elle sera appelée fréquence Flo dans la suite de cette description. De manière bien connue, le signal de mélange produit par la sortie 6c du circuit mélangeur 6 comporte un grand nombre de compo- santes. La seule de ces composantes qui soit utile est celle dont la fréquence centrale, qui sera désignée par Fm dans la suite de cette description, est égale à la valeur absolue de la différence entre la fréquence Fo du signal fourni par le circuit d'antenne 2 et la fréquence Flo du signal de référence produit par l'oscillateur local 7. Les autres composantes du signal de mélange sont éliminées, de manière bien connue, par un filtre à échantillonnage 9, qui est dans le présent exemple un filtre passe-bande à capacités commutées, dont l'entrée 9a est reliée à la sortie 6c du circuit mélangeur 6; Le signal d'horloge nécessaire au fonctionnement du filtre 9 est fourni à son entrée 9b par la sortie 10b d'un circuit diviseur de fréquence dont l'entrée 10a est reliée à la sortie 7a de l'oscillateur local 7, comme l'entrée 6b du circuit mélangeur 6. La fréquence de ce signal d'horloge, qui sera désignée par Fck, est donc égale au rapport entre la fréquence Flo du signal produit par l'oscillateur local 7 et le taux de division du circuit diviseur 10, taux qui sera désigné par N dans la suite de cette description. En outre, de manière bien connue, la fréquence centrale du filtre passebande 9, qui sera désignée par Fc, est égale au rapport entre la fréquence d'horloge Fck et un facteur K qui dépend de la constitution de ce filtre 9. Le signal filtré présent à la sortie 9c du filtre 9 est appliqué à l'entrée d'un circuit basse fréquence 11 comprenant, notamment dans le présent exemple, un redresseur et un circuit décodeur ca- pable de reconnaitre le code particulier attribué au récepteur dont il fait partie et de déclencher l'émission d'un signal sonore en réponse à la réception de ce code. Les divers circuits et composants qui viennent d'être énumérés ne seront pas décrits en détail car ils sont tout à fait classiques et sont bien connus des spécialistes. On notera simplement que, de préférence, l'amplificateur 5, le circuit mélangeur 6, l'oscillateur 7, le filtre 9, le diviseur de fréquence 10 et le circuit basse fréquence 11 sont réalisés dans un seul-et même circuit integré. Pour que le récepteur 1 qui vient d'être décrit fonctionne correctement, il faut bien entendu que la fréquence centrale Fc du filtre 9 soit égale à la fréquence centrale Fm de la composante utile du signal de mélange. Or, comme on l'a vu ci-dessus, la fréquence Fm est égale à la valeur absolue de la différence entre la fréquence Fo du signal fourni par le circuit d'antenne 2 et la fréquence Flo du signal de référence fourni par l'oscillateur local 7. L'équation Fc = iFo - Flo1 (1) doit donc être vérifieée. D'autre part, la fréquence centrale Fc du filtre 9 est donnee par l'équation Fc = Fck, K qui peut également s'écrire Fc =. Flo (2) K-N puisque Fck -1 Flo N En combinant les équations 1 et 2 ci-dessus, on voit facilement que la condition de fonctionnement posee par l'équation 1 est remplie lorsque Flo = -KN *Fo (3) K.N I Cette équation 3 montre que, quels que soient les choix qui sont faits pour les valeurs de K et de N, il est toujours possible de déterminer, pour chaque valeur de la fréquence Fo, deux valeurs distinctes de la fréquence Flo (l'une inférieure et l'autre supé- rieure à cette fréquence Fo) pour lesquelles la condition de fonc- tionnement posée ci-dessus est remplie. Cela signifie qu'il est toujours possible de réaliser un récep- teur selon la présente invention qui a l'avantage par rapport à la plupart des récepteurs connus de ne pas comporter d'oscillateur spécialement affecté à la fourniture du signal d'horloge du filtre à échantillonnage. L'absence de ce dernier oscillateur dans les récepteurs selon l'invention, et surtout l'absence des composants de cet oscillateur qui ne peuvent pas être réalisés dans un circuit integre, augmente les possibilités de miniaturisation de -ces récepteurs, simplifie leur fabrication et diminue donc à la fois leur prix de revient et les risques qu'ils tombent en panne. En outre, par rapport au récepteur connu décrit dans le brevet US-A-4 484 358 mentionné ci-dessus, le récepteur selon l'invention a l'avantage que le circuit fournissant le signal d'horloge nécessaire au fonctionnement du filtre à échantillonnage, c'est-à-dire le diviseur de fréquence 10 dans l'exemple décrit, est un circuit de type numérique, et non analogique, qui peut être très facilement réalisé dans le même circuit intégré que les autres éléments du récepteur et dont la consommation d'énergie électrique est très faible. Il faut noter que l'absence déjà mentionnée d'un oscillateur spécialement affecté à la fourniture du signal d'horloge du filtre à échantillonnage dans les récepteurs selon l'invention a pour consé- quence, comme cela ressort des équations ci-dessus, que la fréquence centrale Fc de ce filtre dépend de la fréquence centrale Fo du signal que ces récepteurs sont destinés à capter. Cette fréquence centrale Fc du filtre à échantillonnage peut donc être différente - d'un récepteur à l'autre. Cette différence n'a cependant aucune conséquence, puisque quelle que soit cette fréquence centrale Fc, elle est automatiquement égale à la fréquence centrale Fm de la composante du signal de mélange que le filtre à échantillonnage doit sélectionner. On voit que, lorsque le récepteur 1 fait partie d'une installa- tion de recherche de personnes, il suffit de l'équiper, ainsi bien entendu que tous les autres récepteurs faisant partie de la même installation, d'un résonateur en quartz 8 choisi de manière que l'oscillateur local 7produise un signal ayant l'une des deux fréquences qui peuvent être calculées à l'aide de l'équation 3 ci-dessus pour la fréquence porteuse du signal émis par l'émetteur de l'installation. En outre, dans un tel cas, le condensateur d'accord 4 du circuit d'antenne 2 peut être un condensateur fixe puisque cette fréquence porteuse est elle-même fixe. Dans le cas o le récepteur selon l'invention est destiné à recevoir, sélectivement, des signaux produits par plusieurs émet- teurs distincts avec des fréquences porteuses différentes, il suffit de coupler, par exemple mécaniquement, le condensateur d'accord 4 du Z651076 circuit d'antenne 2 avec l'élément déterminant la fréquence du signal produit par l'oscillateur local 7, élément qui n'est évidem- ment pas, dans ce cas, un résonateur en quartz mais qui est généra- lement un autre condensateur variable. Ce couplage entre le conden- sateur d'accord 2 et cet élément déterminant la fréquence du signal produit par l'oscillateur local 7 doit bien entendu être réalisé de manière que cette dernière fréquence corresponde, pour chaque fréquence porteuse, à celle qui peut être déterminée à l'aide de l'équation 3 ci-dessus. Il faut encore noter que, pour des raisons de simplicité éviden- tes, on choisira de préférence, pour le taux de division N du diviseur de fréquence 10, une valeur égale à une des puissances entières de 2, telles que 2, 4, 8 etc. Il faut également noter que ce diviseur de fréquence 10 n'est pas absolument indispensable, et que l'on peut très bien relier l'entrée d'horloge 9b du filtre à échantillonnage 9 directement à la sortie 7a de l'oscillateur local 7. Dans ce cas, le facteur N des équations ci-dessus et évidemment égal à I et la fréquence Flo du signal que l'oscillateur local doit produire pour que la condition de fonctionnement ci-dessus soit remplie est alors donnée par Flo = K Fo (4) K 1 Cependant, comme la quantité d'énergie électrique consommée par le filtre à échantillonnage 9 est directement proportionnelle à la fréquence du signal d'horloge appliqué à son entrée 9b, on ne choisira de préférence pas une telle solution dans les cas o les dimensions, et donc la capacité, de la source fournissant cette énergie électrique sont limitées, c'est-à-dire notamment dans les cas o l'amplificateur 1 fait partie d'un dispositif portable. En effet, la diminution de la consommation d'énergie électrique par le filtre 9 due à l'abaissement de la fréquence de son signal d'horloge causée par la présence du diviseur 10 est nettement supérieure à la quantité d'énergie électrique consommée par ce dernier, surtout si ce diviseur est réalisé à l'aide de transistors MOS complémentaires. D'autre part, il est bien connu que la variation de l'amplitude d'un signal transmis par un filtre à échantillonnage en fonction de la fréquence de ce signal est d'autant plus rapide, de part et d'autre de la fréquence centrale de ce filtre, que la fréquence du signal d'horloge appliqué à ce dernier est basse. Comme on cherche en général à rendre cette variation aussi rapide que possible pour améliorer le filtrage du signal produit par le circuit mélangeur 6, on voit qu'il est avantageux, de ce point de vue également, de ne pas relier directement l'entrée d'horloge 9b du filtre à échantil- lonnage 9 à la sortie 7a de l'oscillateur local 7, mais d'intercaler le circuit diviseur de fréquence 10 entre cette entrée et cette 1u sortie. 2651076. REVENDICATIONS 1. Circuit récepteur comportant un circuit (6) destiné à mélanger un signal fourni par un circuit d'antenne (2) et un signal fourni par un oscillateur local (7) pour produire un signal de mélange, et un filtre à échantillonnage (9) répondant à un signal d'horloge pour filtrer ledit signal de mélange, caractérisé par le. fait qu'il comporte des moyens (10) destinés à produire ledit signal d'horloge en réponse audit signal fourni par l'oscillateur local (7). 2. Circuit récepteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens destinés à produire ledit signal d'horlo- ge comportent un circuit diviseur de fréquence (10) dont l'entrée est reliee à la sortie dudit oscillateur local (7) et dont la sortie fournit ledit signal d'horloge.