Brevet FR2648644A1 — publié le 19901221

La présente invention a pour objet un répondeur micro-onde qui entre en résonance ou n'entre pas en résonance avec une micro-onde en fonction d'un signal de réponse, rayonne la micro-onde entrant en résonance et engendre une composante harmonique au cours de la résonance pour rayonner une onde de signal harmonique qui est modulée en amplitude par le signal de réponse. Au cours des dernières années, il a été proposé un système de communication dans lequel un répondeur est porté par une personne ou est fixe sur un objet mobile, une information convenable est emmagasinée dans le répondeur, une micro-onde est transmise au répondeur à partir d'un émetteur radio stationnaire et le répondeur reçoit la micro-onde et envoie une onde de signal de réponse modulée par un signal de réponse. En fonction de l'information qu'il y a lieu d'emmagasiner dans le répondeur, le répondeur peut être utilise en tant que carte d'identité, permis de conduire, manuel d'instructions de spécification dans une chaîne de production et analogue. Etant donné que le système de communication utilise la micro-onde reçue comme onde porteuse de l'onde de signal de réponse, le répondeur lui-même ne nécessite pas un circuit oscillant et la consommation d'énergie du répondeur peut être très faible. Ainsi, lorsque l'énergie électrique de la micro- onde reçue est convertie en une énergie en courant continu qu'il y a lieu d'utiliser en tant que source d'énergie d'entraînement, le répondeur luimême ne nécessite pas une batterie ou ne nécessite pas une alimentation externe à partir d'une source de puissance en courant alternatif fournie par des câbles. La figure 9 montre un exemple de répondeur micro-onde classique qui reçoit une micro-onde, module en phase celle-ci par un signal de reponse et retourne la micro-onde modulée en tant qu'onde de signal de réponse dans le système de communication tel que décrit plus haut. A la figure 9, un résonateur à micro-bandes rectangulaires 1 dont un côte a une longueur correspondant à une demie longueur d'onde k d'une microonde qu'il y a lieu de recevoir est dispose sur un substrat dielectrique (non représenté) sur la surface inférieure duquel est disposée une plaque de masse. Une ligne micro-bande 2 ayant une longueur supérieure à la moitié de la longueur d'onde est connectée à la partie centrale d'un côté du résonateur 1. Un tronçon de court-circuitage 4 est connecté par l'intermédiaire d'un transistor 3 en une position de la ligne de microbande 2 correspondant à une demi longueur d'onde à partir de son extrémité libre de sorte que l'état passant/non passant du transistor 3 est effectué en réponse à un signal de réponse. Dans cette disposition, lorsque le transistor 3 se trouve dans l'état nonpassant, une micro-onde reçue par le résonateur à micro-bande 1 est réfléchie par l'extrémité libre de la ligne micro-bande 2 et est rayonnée à nouveau à partir du résonateur micro-bande 1. Lorsque le transistor 3 est passant, la ligne micro-bande 2 est, en effet, court- circuitée dans la position pour laquelle le transistor 3 est connecté. La micro-onde est réfléchie dans cette position et est rayonnee à partir du résonateur micro-bande 1 alors que la phase de la micro-onde est décalée de 90 . De cette façon, la longueur effective de la ligne micro- bande pour réfléchir la micro-onde reçue est commutée par un signal de réponse et la micro-onde reçue est modulée en phase et est retournée en tant que signal de réponse. Dans le répondeur micro-onde classique représenté à la figure 9, le résonateur micro-bande 1 et la ligne micro-bande 2 sont connectés l'un à l'autre et la dimension totale doit être plus grande qu'une longueur d'onde d'une micro-onde à recevoir, en conséquence, un grand espace est nécessaire. C'est la raison pour laquelle est apparue la nécessité de proposer un répondeur compact. L'onde de signal de réponse retournée à partir du répondeur a une intensité de champ électrique tres faible et est facilement influencée par le fading ou le bruit. Ainsi, un système qui peut déterminer si un signal de réponse peut ou ne peut pas être transmis avec précision est recherché. A cet effet, le même signal de réponse est transmis par une onde porteuse ayant une fréquence qui est différente de celle de l'onde de signal de réponse et deux signaux de réponse démodules transmis par les deux ondes porteuses différentes sont comparés. Si l'on détecte une coincidence entre les deux signaux, il est possible de déterminer que l'onde de signal de réponse n'est pas influencée par du fading par exemple. En tant qu'onde porteuse ayant une fréquence différente de celle de l'onde de signal de réponse, il est possible d'utiliser une composante harmonique correspondant à un multiple entier de la micro-onde. Dans ce cas, la composante harmonique est modulée en amplitude par un signal de réponse et est rayonnee en tant qu'onde de signal harmonique. Cependant, le répondeur micro-onde classique lui-même ne peut pas rayonner une composante harmonique et un moyen pour engendrer une onde de signal harmonique doit être additionné séparément. En conséquence, un objet de la présente invention est de proposer un répondeur micro-onde qui peut renvoyer une onde de signal de réponse modulée en phase grâce à une disposition simple et peut rayonner une composante harmonique modulée en phase en tant qu'onde de signal harmonique. De façon à atteindre ce but, selon la présente invention, il est proposé un répondeur micro-onde qui entre en résonance ou n'entre pas en résonance avec une micro- onde transmise à partir d'un émetteur radio et qui rayonne la micro-onde en résonance en tant qu'onde de signal de réponse et dans lequel deux lignes micro-bandes sont disposées linéairement en étant séparées l'une de l'autre d'un certain intervalle prédéterminé, une diode qui est commutée entre un état passant et un état non passant en réponse au signal de réponse est interposée entre les deux parties d'extrémité des lignes micro-bandes séparées par 1' intervalle prédéterminé et une distance entre les extrémités distales des deux lignes micro-ondes disposées linéairement, qui comporte une impédance définie par l'état passant ou non passant de la diode déterminee de façon à être une demie longueur d'onde de la micro-onde. Dans les dessins annexes: - la figure 1 est une vue montrant une structure d'un mode de réalisation de répondeur micro-onde selon la présente invention; - la figure 2 est un schéma de circuit équivalent à la diode représentee à la figure 1; - la figure 3 est une vue montrant un état de polarisation de la diode représentée à la figure 1; - les figures 4(a) et 4(b) sont des courbes destinées à expliquer le fonctionnement en vue de la génération en puissance d'une composante harmonique; - la figure 5 est un schéma bloc montrant un signal de communication auquel le répondeur micro-onde de la présente invention peut être appliqué de façon convenable; - la figure 6 est une vue montrant une structure d'un autre mode de réalisation du répondeur micro-onde selon la présente invention; la figure 7 est un schéma de circuit équivalent de la diode varactor montrée à la figure 6; - la figure 8 est une courbe montrant les caractéristiques de la diode varactor; et - la figure 9 est une vue montrant une structure d'un répondeur micro-onde classique qui module en phase une micro-onde reçue par un signal de réponse et envoie celle-ci en retour en tant qu'onde de signal de réponse. On décrira maintenant un mode de réalisation de la présente invention en se référant aux figures 1 à 5. Un système de communication auquel un répondeur micro-onde de la présente invention est appliqué sera décrit ci-après en se référant à la figure 5. Dans la figure 5, dans un interrogateur 10, un signal f1 de première fréquence de sortie provenant d'un premier oscillateur 11 est amplifié par un amplificateur 12 et le signal amplifié est fourni à une liaison hybride 13. Le signal amplifié est converti en deux signaux ayant un décalage de phase de 90 entre eux par la liaison hybride 13. Une onde polarisée circulairement est générée par ces deux signaux et est transmise en tant qu'onde d'énergie à partir d'une antenne d'onde polarisée circulairement 14, par, par exemple, une onde polarisée à gauche sans être modulée vers un répondeur 30. Un signal d'une seconde fréquence f2 formant sortie d'un second oscillateur 15 est modulé en amplitude avec un signal d'interrogation par un modulateur 16 et le signal module est alors amplifié par un amplificateur 17. Le signal amplifié est fourni à la liaison hybride 13 et est converti de façon similaire en deux signaux ayant un dephasage de 90 entre eux. Une onde polarisée circulairement est engendrée par ces deux signaux et est transmise en tant qu'onde de signal d'interrogation à partir de l'antenne d'onde polarisée circulairement 14 par une onde polarisée à droite vers le répondeur 30. Etant donné que les signaux fi et f2 de première et seconde fréquences sont isolés de façon satisfaisante l'un par rapport à l'autre, ils ne s'influenceront pas l'un l'autre ou ne seront pas mélanges l'un à l'autre. L'interrogateur 10 comporte une antenne 18 pour recevoir une onde de signal de reponse qui est transmise à partir du répondeur 30 et correspond au signal fl de première fréquence modulée en phase. Le signal d'onde de réponse reçu par l'antenne 18 est fourni à un filtre passe- bande 19 et seule une composante fi de la première fréquence en est extraite. La composante fl de première fréquence est fournie à un détecteur homodyne 20. Le détecteur homodyne 20 reçoit le signal fl de la première fréquence provenant du premier oscillateur 11 en tant qu'onde porteuse de détection et détecte de façon homodyne et démodule l'onde de signal de réponse en tant que premier signal de réponse demodulé. Lorsque le répondeur 30 module en phase e signal fi de première fréquence, une composante harmonique est engendrée comme si elle était modulée par un signal de réponse. L'interrogateur 10 comporte une antenne 21 destinée à recevoir cette onde de signal harmonique. L'onde de signal harmonique reçue par l'antenne 21 est fournie à un filtre passe-bande 22 et seule une composante harmonique de second ordre est extraite par ce dernier. La composante harmonique de second ordre est alors fournie à un convertisseur à faible bruit de blocage 23 et à un détecteur 24, ce qui a pour effet de démoduler un deuxième signal de réponse démodulé. Les premier et second signaux de réponse démodulés sont compares par un micro- processeur (non représenté) ou analogue. Lorsqu'une coincidence est détectée entre les deux signaux, il peut être confirmé qu'un signal de réponse est démodule avec précision sans être influencé par du fading ou du bruit. Le répondeur 30 comporte une antenne à onde polarisée circulairement 31 qui a une largeur de bande susceptible de recevoir à la fois l'onde d'énergie et l'onde de signal d'interrogation transmises à partir de l'antenne d'onde polarisée circulairement 14. L'onde d'énergie et l'onde de signal d'interrogation reçues par l'antenne d'onde polarisée circulairement 31 sont redressées par un redresseur 32. Une composante en courant continu est extraite de la sortie redressée par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas 33 et est utilisée en tant que puissance en courant continu + B, c'est-à-dire une source de puissance d'entrainement du répondeur 30. Une composante de signal est extraite de la sortie redressée par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas 34 et est convenablement traitée par le microprocesseur (non représenté) ou analogue en tant que signal d'interrogation démodulé. Le répondeur 30 comporte également une antenne destinée à recevoir l'onde d'énergie transmise a partir de l'antenne d'onde polarisée circulairement 14 de l'interrogateur 10. L'onde d'énergie reçue par l'antenne 35 et servant en tant qu'onde porteuse pour l'onde de signal de réponse est fournie à un modulateur de phase 36, et est modulée en phase par une sortie de signal de réponse provenant du microprocesseur ou analogue. Le signal modulé en phase est renvoyé à nouveau à partir de l'antenne 35 vers l'interrogateur 10 en tant qu'onde de signal de réponse. Lors de la modulation par le modulateur de phase 36, une composante harmonique est engendrée comme si elle était modulée en amplitude par le signal de réponse et est également rayonnée a partir de l'antenne 35 en tant qu'onde de signal harmonique. Un mode de réalisation de répondeur micro-onde selon la présente invention, qui est appliqué en tant qu'antenne 35 et modulateur de phase 36 montrés à la figure , sera maintenant décrit ci-après en se référant aux figures 1 a 4. Si l'on se réfère a la figure 1, dans le répondeur micro-onde de la présente invention, comme l'antenne 35 et le modulateur de phase 36, deux lignes micro-bandes 40 et 41 sont disposées linéairement de façon à être séparées l'une de l'autre avec un intervalle prédéterminé sur un substrat diélectrique (non représenté) sur la surface inférieure duquel se trouve disposée une plaque de masse. Une diode 42 est interposée entre les deux parties d'extrémité des lignes 40 et 41 séparées par l'intervalle predéterminé. L'anode de la diode 42 est à la masse et un signal de réponse qui consiste en des "1" et des "0" est fourni à la cathode. Dans le circuit équivalent de la diode 42 comme montré à la figure 2, une résistance de conducteur Rs et une inductance de conducteur Ls sont reliées en série avec un circuit parallèle d'une résistance de jonction R. et une capacitance de jonction Cj et le circuit série est relié en parallèle avec une capacitance de boîtier Cc. En réponse à un signal de réponse 110""11, la diode 42 est polarisée vers une région de tension d'accroissement vers l'avant a, comme montré à la figure 3 et la résistance de jonction Rj devient presque nulle. En réponse à un signal de réponse "1", la diode 42 est polarisée vers une région de blocage b et la résistance de jonction Ri devient presque infinie. La distance qui existe entre les extrémités distales des deux lignes micro-bandes 40 et 42, laquelle comporte la diode 42 ayant une impédance à l'état passant est formée de façon à avoir une longueur effective d'une demie longueur d'onde NI d'une micro-onde pour la première fréquence fl en tant qu'onde d'énergie. Lorsque la diode 42 est passante, un résonateur micro-bande qui entre en résonance avec la micro-onde est constitué. Les deux lignes micro-bandes 40 et 41 ont des longueurs différentes e1 ete2 qu'il y a lieu d'adapter à la diode 42 en raison de la différence d'impédance lorsque la diode 42 est considérée à partir des côtés anode et cathode. Les longueurs e2 et 2 des lignes micro-bandes 40 et 41 sont fixées de façon à être décalées par rapport au centre de la distance entre les extrémités distales des deux lignes micro-bandes 40 et 41. Dans cette disposition, lorsque le signal de réponse est "O", le résonateur micro-bande reçoit la micro- onde et est réglé dans un état de résonance de telle sorte que la microonde en résonance se trouve rayonnée. Lorsque le signal de réponse est commute de façon à devenir "1", l'impédance de la diode 42 est modifiée et la fréquence de résonance du résonateur micro-bande est décalée par rapport à celle de la micro-onde. Il en résulte que le resonateur micro-bande ne se trouve plus dans l'état de résonance. Pour cette raison, la micro-onde est transmise par l'intermédiaire du résonateur micro-bande et est réfléchie par d'autres structures qui se trouvent autour du résonateur. Ainsi, la micro-onde est modulée en phase additionnellement si on la compare au cas dans lequel le signal de réponse est "O". Le répondeur micro-onde à une dimension qui est la moitie de la longueur d'onde de la micro-onde c'est-à-dire qu'il est compact, et a une structure très simple. Lors de la résonance de la micro-onde, un important courant, voisin d'un courant de ventre s'écoule à travers la diode 42 comme montré à la figure 4(a). Lorque le signal de réponse est "o0", la diode 42 se trouve dans l'état passant et se trouve polarisée vers la région de tension d'accroissement vers l'avant a, comme montré à la figure 3, de sorte que le degré de non-linearité de la diode 42 se trouve augmenté et une composante harmonique est engendrée puissamment. De plus, étant donné que la diode 42 est disposée de façon a être décalée à partir du centre de la distance comprise entre les extrémités distales des lignes micro-bandes 40 et 41, elle se trouve disposée en une position décalée par rapport au noeud de courant d'un harmonique de second ordre comme montré à la figure 4(b). Pour cette raison, un courant provoqué par un harmonique de second ordre (y compris un courant provoqué par un harmonique d'un ordre pair) s'écoule à travers la diode 42, ce qui a pour effet d'engendrer plus puissamment une composante harmonique. Pour cette raison, la composante harmonique est plus puissamment engendrée dans l'état passant. Cette composante harmonique est rayonnee. En conséquence, lorsque la diode 42 se trouve dans son état non-passant, c'est-à-dire ne se trouve pas dans l'état de résonance, aucune composante harmonique n'est engendrée. Contrairement à ceci, une composante harmonique engendrée dans l'état passant est puissante, c'est-à-dire qu'elle se comportz comme si une composante harmonique était modulée en amplitude par le signal de réponse et se trouvait rayonnee en tant que signal harmonique. Si une diode qui provoque un phénomène de claquage nondestructif telle qu'une diode de tension constante ou une diode tunnel est utilisée comme diode 42, cette diode peut être polarisée vers une région de claquage c pour entrer en résonance avec une micro-onde lorsque le signal de réponse est "O". Les figures 6 à 8 montrent un autre mode de réalisation de répondeur micro-onde selon la présente invention. Le répondeur micro-onde montré à la figure 6 comporte une diode varactor 50 en remplacement de la diode 42 du mode de réalisation représente à la figure 1. Aux deux extrémités de la diode varactor 50, les deux lignes micro-bandes 51 et 52 sont disposées linéairement pour constituer un résonateur micro-bande ayant la fréquence d'une micro-onde en tant que fréquence de résonance. L'anode de la diode varactor 50 est à la masse et un signal de réponse est fourni à la cathode. Dans un circuit équivalent de la diode varactor 50, comme montré à la figure 7, un circuit série d'une capacitance de jonction Cj, une inductance de conducteur Ls, et une résistance de conducteur Rs se trouve connecté en parallèle avec une capacitance de boîtier Cc. Il y a lieu de noter que la résistance de jonction Rj est pratiquement infinie et n'est pas représentée. Une tension de polarisation inverse de la diode varactor 50 est commutée entre les niveaux "O" et "1" du signal de réponse de sorte que la capacitance de jonction Cj se trouve commutée entre une capacitance importante C0 et une capacitance faible C1, comme montré à la figure 8. Si la fréquence de résonance du résonateur micro-bande est fixée de façon a coïncider avec la fréquence de la micro-onde lorsque le signal de réponse est "0", une micro-onde en résonance se trouve rayonnee. Lorsque le signal de réponse est "1", la fréquence de résonance du résonateur micro-bande est décalée par rapport à la fréquence de la microonde et la micro-onde est modulée en phase par les structures qui l'entourent et se trouve réfléchie. De plus, le degré de non-linearité de la capacitance CO du signal de réponse "0" est supérieur à celui dans la capacitance Cl, comme montré à la figure 8 et en conséquence, une composante harmonique est plus puissamment engendrée dans la capacitance C0. En conséquence, une onde de signal de réponse obtenue par modulation de phase d'une micro-onde selon un signal de réponse se trouve renvoyée et une onde de signal harmonique est rayonnée comme si elle était modulée en amplitude par le signal de réponse. Le répondeur micro-onde de la présente invention étant conçu comme décrit ci-dessus les avantages suivants peuvent être obtenus. A savoir, selon la présente invention, une micro-onde est modulée en phase par un signal de réponse et se trouve renvoyée en tant qu'onde de signal de réponse. De plus, le répondeur micro-onde de la présente invention a une dimension qui est une demie longueur d'onde de la micro- onde en résonance c'est-à-dire qu'il est très compact et a une structure très simple. De plus, étant donné que les deux lignes micro- bandes ont des longueurs différentes, elles peuvent être facilement adaptées à la diode. De plus, une composante harmonique peut être engendrée puissamment par un haut degré de non-linéarité de la diode dans son état passant et le degré de modulation de l'onde de signal harmonique peut être amélioré. De plus, une diode à tension constante ou une diode tunnel peuvent être utilisées pour augmenter le degré de modulation de l'onde de signal harmonique comme décrit ci-dessus. - Un courant correspondant à une composante harmonique d'ordre pair s'écoule à travers la diode et une composante harmonique peut être engendrée plus puissamment par ce courant. Lors de la commutation de la capacitance de la diode varactor, le résonateur micro-bande entre en résonance ou n'entre pas en résonance avec la micro-onde et une onde de signal de réponse se trouve renvoyée. De plus, une onde de signal harmonique se trouve rayonnée par non- linéarité de la diode varactor. REVENDICATIONS 1. - Répondeur micro-onde qui entre en résonance ou n'entre pas en résonance avec une micro-onde transmise à partir d'un émetteur radio et qui rayonne la micro-onde en résonance en tant qu'onde de signal de réponse et dans lequel deux lignes micro-bandes (40-41) sont disposées linéairement en étant séparées l'une de l'autre avec un intervalle prédétermine; une diode (42) qui est commutée entre des états passant et non-passant en réponse au signal de reponse est interposée entre les deux parties d'extrémités desdites lignes micro-bandes séparées par l'intervalle prédétermine; et une distance entre les extrémités distales des deux lignes micro-bandes disposées linéairement, o est comprise une impédance définie par l'état passant ou l'état non passant de ladite diode, est déterminée pour être la moitié de la longueur d'onde de la micro-onde. 2. - Répondeur selon la revendication 1 dans lequel les deux lignes micro-bandes (40-41) respectivement connectées a une anode et une cathode, ont des longueurs différentes (el, 2) de façon a être adaptées à ladite diode (42) conformément a une différence d'impédance suivant que ladite diode est vue a partir des côtés anode et cathode. 3. - Répondeur selon la revendication 1 dans lequel ladite diode (42) est polarisée en sens direct par le signal de réponse de façon à être établie dans son état passant et à entrer en résonance avec la micro-onde. 4. - Répondeur selon la revendication 1 dans lequel ladite diode (42) est polarisée en sens inverse par le signal de réponse de façon à se trouver dans l'état passant et à entrer en résonance avec la micro-onde. 5. - Répondeur selon la revendication 3 ou la revendication 4 dans lequel ladite diode (42) est disposée de façon à être décalée par rapport au centre de la 2648644. distance séparant les extrémités distales des deux lignes micro-bandes (40-41) disposées linéairement. 6. - Répondeur selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel une diode varactor (50) dont la capacitance peut être commutée selon le signal de réponse se trouve interposée à la place de ladite diode (42).