Brevet FR2693608A1 — publié le 19940114

RECEPTEUR DU TYPE A ANTENNE INTERIEURE EN FERRITE La présente invention concerne un dispositif de réception comportant un récepteur équipé d'une antenne intérieure en ferrite. On connaît des récepteurs miniaturisés en particulier utilisés pour la réception de données RDS (selon la norme Radio Data System), ces récepteurs notamment dénommés "PAGERS" étant pourvus uniquement d'une antenne intérieure en ferrite. De tels récepteurs miniaturisés ne conviennent pas à la réception à l'intérieur d'un habitacle (par exemple véhicule, habitation, etc) étant donné la diminution du seuil de perception de l'ordre de 15 à 25 d B qui en résulte L'effet de diminution est comme celui observé lors du passage sous un tunel ou un pont: l'obstacle se comporte comme un guide d'onde ayant une fréquence de coupure propre qui dépend des dimensions de ce dernier en rapport avec la longueur d'onde utilisée. A bord d'un véhicule, une perte de champ peut signifier une perte de liaison Lors de la mise en place d'un tel récepteur miniaturisé à l'intérieur d'un véhicule, il semble logique de placer ce dernier le plus proche possible de la vitre En fait, des mesures prouvent que, bien que près du bord, le champ extérieur est atténué fortement du côté interne de la vitre. L'explication tient au fait que le contour métallique du pare-brise ainsi que celui des vitres latérales se comporte comme des antennes à fentes rayonnantes ayant des fréquences de coupure au-delà de la fréquence de réception Il en résulte que l'obstacle se comporte comme un filtre passe-haut. Ces récepteurs miniaturisés ne sont pas pourvus d'une prise d'antenne comme en ont les auto- radio, étant donné que l'antenne interne est une antenne ferrite électronique de dimensions faibles ( 12 X 12 X 80 millimètres) Le problème de la réception avec le récepteur miniaturisé à antenne intérieure ferrite à l'intérieur d'un habitacle n'est actuellement pas résolu. La présente invention a pour objet un dispositif de réception permettant de résoudre le problème précité. L'invention concerne ainsi un dispositif de réception comportant un récepteur équipé d'une antenne intérieure en ferrite caractérisé en ce qu'il comporte un élément de génération d'un signal radio-électrique relié à au moins un dispositif couplé par induction magnétique à l'antenne ferrite. Le dispositif selfique peut avantageusement comporter un circuit d'interface pour réaliser ladite liaison entre ledit élément et le dispositif selfique. Ledit élément est de préférence une antenne disposée à l'extérieur du récepteur De ce fait, l'antenne peut être disposée à l'extérieur de l'habitacle, par exemple une antenne extérieure disposée sur le toit d'un véhicule, et être reliée au dispositif selfique par l'intermédiaire d'un câble coaxial. Le dispositif selfique peut comporter un barreau de ferrite ayant une surface externe dont une majeure partie est entourée par au moins une spire de self. Selon un mode de réalisation préféré, la spire de self est disposée en parallèle avec un condensateur de manière à obtenir une résonance et une fréquence sensiblement situées dans une plage de fréquences de réception du récepteur Le barreau de ferrite peut être en particulier sensiblement de forme cubique et comporter une seule spire de self. Dans le cas o l'antenne de ferrite du récepteur est espacée d'une certaine distance d'un bord du récepteur par lequel le couplage avec le dispositif selfique peut être réalisé, le récepteur comporte avantageusement un dispositif de transfert, sensiblement identique audit dispositif selfique et disposé entre celui- ci et l'antenne de ferrite de manière à produire un transfert d'induction vers l'antenne de ferrite. L'antenne extérieure peut être symétrique (du type doublet ou bien du type cadre) et présenter deux bornes de raccordement Le dispositif présente alors deux dispositifs selfiques disposés de part et d'autre de l'antenne ferrite du récepteur, chacun des dispositifs selfiques ayant d'une part une première borne connectée à une borne respective de l'antenne extérieure, et étant d'autre part interconnectés par une deuxième borne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en liaison avec les dessins qui représentent: la figure 1, un dispositif de réception selon l'invention, les figures 2 a et 2 b, un couplage respectivement par flux et par ligne d'induction entre un élément selfique et une antenne intérieure ferrite d'un récepteur, les figures 3 a à 3 c, trois modes de réalisation d'un dispositif selfique selon l'invention, les figures 4 a et 4 b, une variante de réalisation de la figure 3 a et une variante de la figure 4 a, la figure 5 un récepteur mettant en oeuvre le couplace à travers le logement d'une pile d'un récepteur, les figures 6 a et 6 b, le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention avec des antennes symétriques du type "cadre" (figure 7 a) ou "doublet" (figure 7 b), la figure 8, un dispositif de réception selon l'invention mettant en oeuvre un circuit d'interface. Selon la figure 1, un récepteur miniaturisé 1 (par exemple dénommé "pager") comporte une antenne ferrite intérieure 3, une pile 4 et un cadran indicateur 6 Il est introduit par coulissement dans un logement 5 d'un réceptacle 7 dans lequel est disposé un élément selfique 8 Un couplage est obtenu selon l'invention, en créant une induction extérieure au moyen du dispositif selfique 8 que l'on place dans le sens du barreau de ferrite 3 constituant l'antenne intérieure de récepteur 1 Cette bobine extérieure 8 fait partie intégrante du réceptacle 7 et est fixée sur un circuit imprimé Cette position est choisie pour obtenir le meilleur couplage, soit un couplage par flux (figure 2 a) auquel cas la bobine 10 est disposée au plus près d'une extrémité de l'antenne 3, ou bien en couplage par ligne d'induction, auquel cas la bobine 10 est disposée au voisinage d'une partie centrale de l'antenne 3 et parallèlement à celle-ci. Selon la figure 3 a, la self est réalisée autour d'une pièce de ferrite 20 sensiblement cubique (par exemple de dimensions 11 x 12 x 12 millimètres) entourée d'un ruban métallique 21 collé sur sa surface et en faisant pratiquement le tour Ce ruban 21 constitue une spire unique qui génère le flux et des bornes de prise de contact 23 et 24 sont disposées au voisinage des bords 22 adjacents du ruban. Pour optimiser l'ensemble, une capacité C est connectée entre les bornes 23 et 24, c'est-à-dire en parallèle avec la self constituée par la spire 21 Le condensateur C vient fermer la spire pour obtenir une résonance du cube qui se traduit par une augmentation de la résistance de rayonnement (augmentation du flux) et une meilleure adaptation à l'amplificateur. Dans l'exemple précité, pour un ruban de 10 mm de large, une capacité C de 39 p F donne une fréquence de résonance de 132 M Hz, une capacité C de 47 p F donne une résonance à 120 M Hz et une capacité C de 68 p F donne une résonance à 95 M Hz On peut donc ainsi faire varier facilement la fréquence de résonance du cube, c'est-à-dire de l'ensemble constitué par la self, la capacité et la pièce en ferrite 20, pour optimiser le couplage à l'antenne 3. L'augmentation des pertes obtenue par la mise en résonance augmente la bande passante du résonateur. Le compromis entre pertes et résistance de rayonnement est obtenu en utilisant le volume minimal de ferrite. En effet, un tronçon de ferrite non recouvert par la self se comporte comme un élément réactif dispersif qu'il est préférable d'éviter. La figure 3 b montre une variante selon laquelle un ruban 26 est collé sur la circonférence d'un cylindre de ferrite 25 pour former une spire ouverte unique Comme sur la figure 3, un condensateur C peut être connecté entre les bornes 23 et 24 Le cylindre 25 a par exemple un diamètre de 9,7 mm, une longueur de 12 mm, et le ruban en métal 26, une largeur de 9 mm; il est enroulé de manière à ce que ses bords 22 soient espacés de 5 mm La figure 3 c représente un élément selfique de ferrite comportant un cylindre 28 par exemple de diamètre de 6 mm et de longueur 26 mm sur lequel est enroulé un ruban métallique 29, par exemple de largeur de 4,5 mm pour former une pluralité de spires Ce mode de réalisation se prête à la mise en oeuvre sans condensateur C. La figure 4 a, le condensateur C est soudé sur la surface du cube 20 en chevauchement des bords 22. La figure 4 b, représente un barreau de ferrite allongé, par exemple, de longueur 40 mm et de section Il x 12 mm à la partie centrale duquel est collée une spire unique 21 de largeur 10 mm Comme à la figure 4 a, un condensateur C est fixé à chevauchement sur les bords 22 de la spire 21 Comme il est indiqué ci-dessus, le tronçon non recouvert dans la spire 21 se comporte comme un élément réactif, donc, non optimal Cependant, il convient de remarquer que ce mode de réalisation permet d'obtenir des fréquences de résonance plus basses à valeur égale, de capacité C, par exemple une résonance à 96 M Hz pour une capacité C de 39 p F et une résonance de 85 M Hz pour une capacité C de 47 p F. La figure 5 représente un mode de réalisation permettant de solutionner le problème d'un couplage entre l'élément selfique 10 et l'antenne 3 à travers un logement recevant un accumulateur 4 Sur la figure 5, un accumulateur de taille réduite dégage une partie inférieure dans laquelle est disposé un élément selfique ou résonateur 39 identique au résonateur ou élément selfique 10 dont les bornes 23 et 24 sont connectées à l'extrémité d'un câble coaxial 33 et dont l'autre extrémité est connectée à une antenne A Ainsi placé, l'élément 37 permet aussi bien la continuité électrique de l'accumulateur ou de la pile 4 que la canalisation du flux sous l'accumulateur 4 entre la bobine 10 et l'antenne 3. Selon les figures 6 a, 6 b, 7 a et 7 b, le couplage avec une antenne symétrique, par exemple du type "cadre" (figure 7 a) ou du type "doublet" à deux éléments AI et A 2 (figure 7 b) est obtenu par mise en série de deux éléments selfiques 8 disposés de part et d'autre du récepteur 1 Deux bornes 23 des éléments selfiques 8 sont interconnectées et leur autre borne 24 est connectée à une borne respectivement 34, 35, l'élément d'antenne symétrique Un courant Ia circule à travers les éléments selfiques 8, ce qui permet de canaliser le flux B à travers l'antenne 3. La figure 8 illustre différents modes de couplage mettant en oeuvre un circuit d'interface 50 tel qu'un boîtier d'adaptation ou un convertisseur permettant notamment un changement de fréquence. Un véhicule 40 présentant une antenne A est relié par un câble coaxial au boîtier 50 dont deux sorties sont connectées aux bornes du résonateur 10 couplé au récepteur 1 Le résonateur 10 permet une canalisation du flux dans l'antenne ferrite 3, ce qui permet de s'affranchir des inconvénients dus au placement du récepteur 1 à l'intérieur du véhicule. L'antenne A peut aussi et de préférence, être une antenne active de pare-brise (par exemple de marque BOSCH ou PHILIPS). Un deuxième mode de couplage met en oeuvre une antenne de réception Alo reliée par une liaison coaxiale 42 à une entrée 51 du convertisseur 50 qui dans ce cas, réalise un changement de fréquence de manière à générer dans le résonateur 10 un signal de sortie dans une gamme de fréquences correspondant à celle du récepteur 1 Comme indiqué ci-dessus, l'optimisation est réalisée lorsque la fréquence du résonateur 10 est centrée aussi bien sur la bande de fréquences délivrée par le convertisseur de fréquence que sur la bande des fréquences du récepteur 1. Selon un troisième mode de couplage, un câble pour fibre optique 44 présentant une première extrémité 47 et dont une section 45 traverse un blindage 46, est relié par une liaison 49 au convertisseur 50 qui, dans le cas d'une fibre optique, réalise la conversion entre des signaux optiques en signaux électriques propres à alimenter le résonateur 10. L'expérience a montré qu'un dispositif selon l'invention permettait de compenser notablement les pertes de champ lorsqu'un récepteur miniaturisé est disposé à l'intérieur d'un habitacle Dans les cas correspondant à une optimisation, les pertes de champ peuvent être totalement compensées, c'est-à-dire dans ce cas, qu'un récepteur miniaturisé monté dans un réceptacle 7 à l'intérieur d'un véhicule présente un même niveau de réception lorsqu'il est utilisé en extérieur sans réceptacle 7. REVENDICATIONS 1 Dispositif de réception comportant un récepteur équipé d'une antenne intérieure en ferrite, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de génération d'un signal radio-électrique (A, A 1 o, 44) relié à au moins un dispositif selfique couplé par induction magnétique à l'antenne ferrite. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'interface ( 50) pour réaliser ladite liaison entre ledit élément (A, Alo, 44) et le dispositif selfique ( 8, 10). 3 Dispositif de réception selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit élément est une antenne (A, A 1,) disposée à l'extérieur du récepteur ( 1). 4 Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif selfique ( 8, ) comporte un barreau de ferrite ( 20, 25, 28) ayant une surface externe dont une majeure partie est entourée par au moins une spire de self ( 21, 26, 29). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite spire de self ( 21, 26, 29) est disposée en parallèle avec un condensateur (C) de manière à obtenir une résonance du dispositif selfique ( 8, 10) à une fréquence sensiblement située dans une plage de fréquences de réception du récepteur ( 1). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le récepteur ( 1) comporte un dispositif de transfert ( 39), sensiblement identique audit disositif selfique ( 8, 10), et disposé entre celui-ci et l'antenne ferrite ( 3) de manière à produire un transfert d'induction vers l'antenne ferrite ( 3). 7 dispositif selon une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le barreau de ferrite ( 20) est sensiblement en forme cubique et en ce qu'il comporte une seule dite spire de self ( 21). 8 Dispositif selon une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'antenne extérieure (A', Ai, A 2) est symétrique et présente deux bornes de raccordement et en ce qu'il comporte deux dispositifs selfiques ( 20) disposés de part et d'autre de l'antenne ferrite ( 3) du récepteur ( 1), chacun des dispositifs selfiques ( 20) ayant d'une part une première borne ( 24) connectée à une borne respective de l'antenne extérieure et étant d'autre part interconnectés par une deuxième borne ( 23). 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'antenne extérieure est du type doublet (A 1, A 2). 10 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'antenne extérieure est du type cadre (A').