Brevet FR2702897A1 — publié le 19940923

DOSSIER M 92-167 Amplificateur à fréquence intermédiaire embarqué, récepteur embarqué de signaux comme une télécommande. La présente invention concerne un amplificateur à fréquence intermédiaire à faible consommation, ainsi qu'un récepteur embarqué de signaux muni d'un tel amplificateur Un tel récepteur peut être constitué par un récepteur de télécomande par exemple pour l'ouverture des portes d'un véhicule. Dans l'art antérieur, on a déjà proposé de travailler en modulation angulaire, comme une modulation de fréquence pour transmettre des informations numériques à une machine de traitement de l'information. Quand la machine est constituée par un module de bord destiné à recevoir les signaux d'une télécommande radio fréquence d'ouverture ou de fermeture des accès d'un véhicule, la consommation du module de bord est un problème majeur. En effet, le module de bord doit rester en veille pendant toute sa durée de vie de façon à passer en mode actif dès réception d'une onde radio fréquence convenable. Or, le dispositif placé à l'entrée du module de bord doit être capable d'amplifier les signaux reçus sur une antenne de réception dont le gain est forcément limité par l'encombrement réduit dont on dispose. De plus, l'organe émetteur est constitué par une clé portable à la disposition du propriétaire du véhicule et cette clé comporte un émetteur dont la puissance rayonnée est elle-même faible, puisqu'elle doit comporter une source d'énergie, un circuit électronique de gestion et une antenne d'émission dans un format très réduit comme dcelui c'une carte de crédit ou de la tête de clé mécanique d'un antivol de voiture. Le dispositif d'entrée du module de bord doit donc être constitué par un montage électronique à très hautes performances et dont la consommation doit être aussi réduite que possible. Il existe des montages peu consommateurs d'énergie Mais, leur sélectivité est alors réduite ce qui les rend impropres à résoudre le problème précité. On connaît une structure de dispositif d'entrée dit à fréquence intermédiaire, mais, ce dernier comporte au moins deux étages pour réaliser la sélection et le décodage de la modulation reçue De ce fait, la consommation d'un tel montage est élevée puisqu'il faut polariser deux étages successifs. Dans une demande de brevet précédente, du même jour, le déposant a proposé une solution de montage de plusieurs étages d'un dispositif qui réduit considérablement la consommation électrique. La présente invention consiste à adapter cette disposition à un amplificateur à fréquence intermédiaire de consommation réduite L'un amplificateur à fréquence intermédiaire est caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux étages connectés en série sur l'alimentation électrique et dont les bornes d'entrée sont connectées en cascade. L'invention concerne aussi un récepteur de signaux comme une télécommande, embarqué à bord d'un véhicule notamment, et équipé au moins d'un dispositif selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à l'aide de la description et des dessins qui sont: la figure 1: un schéma représentant un moyen général de réduction de la consommation électrique adapté à un amplificateur à fréquence intermédiaire selon l'invention; la figure 2: un schéma représentant un moyen supplémentaire permettant de réaliser une correction électrique sur le moyen de la figure 1; la figure 3: un schéma d'un amplificateur à fréquence intermédiaire selon l'invention; les figures 4 et 5: deux variantes d'exécution de parties de montage de la figure 3; la figure 6: un schéma de principe d'une correction automatique destinée à l'amplificateur de la figure 4; la figure 7: le schéma d'un mode de réalisation de la correction automatique de la figure 6. La figure 1 est un schéma représentant un moyen général de réduction de la consommation électrique adapté à un amplificateur à fréquence intermédiaire selon l'invention. Un tel montage comporte principalement un premier étage 1 et un second étage 1 ', qui comportent respectivement une borne d'entrée de signal 5 ou 7 et une borne de sortie de signal 6 ou 8, ainsi que des bornes d'alimentation en tension continue respectivement 9 et 11 pour le potentiel haut ou positif, et 10 et 11 pour le potentiel bas ou négatif. La borne d'entrée de signal du dispositif, référencée e, est transmise par une liaison 2 à la borne d'entrée de signal 5 du premier étage 1 La borne de sortie de signal 6 du premier étage 1 est connectée par une liaison 3 à la borne d'entrée de signal 7 du second étage 1 ' La borne de sortie de signal 8 du second étage 1 ' est connectée par une liaison 4 à la borne de sortie de signal S du dispositif de l'invention. Dans un tel moyen, bien que les étages 1 et 1 ' soient, au point de vue du signal, montés en cascade, les étages 1 et 1 ' sont montés en série entre une première borne d'alimentation 13 de potentiel haut (ou positif) et une seconde borne 14 d'alimentation de potentiel bas (ou négatif) A cette fin, le second étage 1 ' est connecté par sa borne 9 d'alimentation positive à la borne d'alimentation 13 de potentiel haut (ou positif), tandis que sa borne 10 d'alimentation négative ou nulle est connectée à la borne 11 d'alimentation positive du premier étage 1, dont la borne 12 d'alimentation négative est connectée à la borne d'alimentation 14 de potentiel bas (ou négatif). Si on pose que les résistances équivalentes d'alimentation, en l'absence de signal par exemple, dans le dispositif électronique sont respectivement Ri entre les bornes 9 et 10 pour le premier étage 1 et R 2 entre les bornes 11 et 12 pour le deuxième étage 1 ', et en désignant par Ua la tension d'alimentation continue entre les bornes 13 et 14, on remarque que la puissance consommée peut s'écrire P = Ua 2 / (Ri + R 2). En suivant l'enseignement de l'art antérieur, on remarque que les bornes d'alimentation positive respectivement 11 et 9, des premier 1 et second 1 ' étages seraient connectées toutes les deux à la ligne 13, tandis que les bornes d'alimentation négative, respectivement 12 et 10, seraient connectées en commun à la ligne 14 Dans ce cas, la puissance consommée serait supérieure et s'exprimerait par: P = Ua 2/R 1 + Ua 2/R 2 Dans le moyen utilisé par la présente invention, il est possible d'augmenter le nombre des étages, dans la limite o la différence de tension, entre les bornes de plus haute tension continue et de plus basse tension continue, est suffisante pour chacun des étages de façon à polariser convenablement le montage. Dans le dispositif de la figure 1, le signal de sortie produit s'écrit S(p) = Ki X K 2 E(p) si Ki et K 2 désignent les fonctions de transfert des étages 1 et 1 ', et E(p) et S(p) les transformées de Laplace des signaux d'entrée e et de sortie S du dispositif. Le moyen décrit à la figure 1 est appliqué au cas o les étages 1 et 1 ' sont des amplicateurs. A la figure 2, on a représenté un moyen supplémentaire adapté au montage de la figure 1 Dans ce dispositif, on suppose que les étages 1 et 1 ' sont des amplificateurs de tension Ils sont connectés comme il est représenté à la figure 1 et leur connexion à l'alimentation continue n'est pas décrite plus avant On réalise à l'aide du montage de la figure 3, une correction automatique de gain CAG en réalisant par une connexion 30 une détection du signal de sortie S en sortie du second étage 1 '. Le moyen supplémentaire de l'invention comporte un circuit détecteur 31 dont le signal de sortie commande un générateur de signal de la correction automatique de gain 32 qui est connecté par une liaison 33 à un élément d'addition 34 sur la voie d'entrée e Le signal d'entrée e est transmis par exemple à une borne d'alimentation positive, référencée + au dessin, de l'additionneur 34, tandis que le signal de sortie de la correction automatique de gain est connecté à une borne négative, référencée au dessin, de l'additionneur 34 Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, la correction automatique de gain travaille de manière négative. Il est possible d'appliquer la correction automatique de gain sur une partie seulement de la bande passante du signal de sortie s, en utilisant un filtre passe-bande sur la voie 30. A la figure 3, on a représenté un amplificateur à fréquence intermédiaire mettant en oeuvre le principe de l'invention décrit à la figure 1. Un tel amplificateur doit être alimenté en permanence de façon à recevoir le signal d'entrée Ve qui est transmis par un condensateur de liaison Ci, qui coupe la composante continue, à un premier étage amplificateur constitué par un transistor Ql de type NPN et un second étage amplificateur constitué par un transistor Q 2 de type NPN L'émetteur du transistor Qi est relié à la masse par un réseau de découplage, constitué par une résistance RE connectée en parallèle avec un condensateur C 2 La base du transistor QI est polarisée par la ligne d'alimentation Va de potentiel haut (ou positif), en série à travers une résistance de polarisation Rl, la polarisation de la base du transistor Q 2 d'amplification de second étage, et une seconde résistance de polarisation R 2 qui est connectée aussi à la base du transistor Qi La polarisation est complétée par une diode Dl de compensation, connectée en série avec une résistance R 3 permettant de s'ajuster à la tension Vbe base émetteur du transistor Qi, connectée à la masse, servant de ligne d'alimentation de potentiel bas (ou nul). Du fait du montage, les transistors Qi et Q 2 étant identiques, ils partagent le même courant et utilisent chacun la moitié de la tension d'alimentation disponible. Les résistances Rl,R 2 et R 3 fixent les potentiels sur les bases de Qi et de Q 2 et donc aussi sur les émetteurs Dans ces conditions, la tension Vel aux bornes de la résistance RE est exprimée, en négligeant les courants de base, par: Vel = Va X R 3 / (Ri + R 2 + R 3) Vebe et le courant traversant les transistors Tl et T 2 est égal à Vel / RE Qi est donc un générateur de courant pour Q 2. L'émetteur du transistor Q 2 est connecté au collecteur du transistor Qi par le circuit secondaire d'un transformateur Ti qui est constitué par le bobinage secondaire du transformateur Tl, le condensateur C 5 et une résistance R 4 connectés en parallèle. La tension sur l'émetteur du transistor Q 2 est exprimée par: Ve 2 = Va (R 2 + R 3) / (Rl + R 2 + R 3) Vbe. Cette tension alimente le transistor Qi par l'intermédiaire du transformateur Qi. Le transistor Q 2 constitue donc un générateur de tension de résistance de sortie Ro (Q 2) faible, égale à: Ro(QI) = 1 / K 2 Ic(Q 2) o K 2 est le gain du transistor Q 2 et Ic(Q 2) est le courant traversant le transistor Q 2, qui vaut: Ic(Q 2) = Ic(Ql) = Ve/RE. De ce fait, le transistor Ql travaille en source de courant et le transistor Q 2 alimente le transistor Ql sous forme d'une source de tension. Le primaire du transformateur Tl comporte une première borne connectée au point commun entre les résistances de polarisation Rt et R 2 et une seconde borne connectée à la base du transistor Q 2. D'autre part, le collecteur du transistor Q 2 est connecté par l'intermédiaire d'un second transformateur T 2 à la ligne d'alimentation de potentiel haut Va Le primaire du transformateur T 2 est connecté en parallèle avec un condensateur C 7, tandis que le point froid du primaire est connecté au collecteur de Q 2 Le collecteur de Q 2 sert de sortie B au signal de sortie de l'amplificateur à fréquence intermédiaire Le secondaire du transformateur T 2 comporte une première borne connectée à la masse et une seconde borne qui sert de masse flottante à la tension de sortie Vs de l'amplificateur à fréquence intermédiaire Le signal progresse donc de l'entrée Ve à la sortie B par la base de Ql, le collecteur de Qi, le transformateur Tl, la base de Q 2 et le collecteur de Q 2. De façon à réaliser une bonne sélectivité de l'amplificateur à fréquence intermédiaire, les transformateurs Tl et T 2 sont accordés de manière convenable en fonction des bandes passantes désirées et des courbes ou fonctions de transfert désirées. Au point de vue du signal fréquenciel introduit sur l'entrée Ve de l'amplificateur de la figure 4, le transistor Ql voit une source d'alimentation Q 2 découplée par le condensateur C 3 Pour obtenir cette caractéristique, on choisit la capacité du condensateur C 3 de façon à ce qu'il présente à la fréquence intermédiaire choisie une impédance beaucoup plus petite que l'impédance de sortie du transistor Q 2. Ainsi qu'on l'a vu, les signaux amplifiés par le transistor Qi sont couplés au transistor Q 2 par le secondaire du transformateur Ti dont une extrémité est à la masse au point de vue haute fréquence par l'intermédiaire du condensateur C 4. L'émetteur du transistor Q 2 et la base du transistor Q 2 étant à la masse, il en résulte que la tension sur le secondaire de Ti est appliquée entre la base et l'émetteur du transistor Q 2 Cette tension est amplifiée par le transistor Q 2 Elle peut, selon le cas, être utilisée soit à partir d'une liaison capacitive du collecteur de Q 2 soit à partir du secondaire du transformateur T 2. A titre de variante, on a représenté à la figure 4 un schéma dans lequel le transformateur T 2 a été neutrodyné Dans ce montage, le primaire du transformateur T 2 comporte une prise P de point milieu qui est connectée à la ligne d'alimentation à potentiel positif par une liaison directe Les deux bornes de l'enroulement primaire sont montées en parallèle avec un premier condensateur C 8 Une première borne de l'enroulement primaire est connectée à la base du transistor Q 2 par l'intermédiaire d'un condensateur C 9 tandis qu'une seconde borne est connectée au collecteur de Q 2. Le dispositif présente aussi une résistance R 4 aux bornes du secondaire du transformateur Ti qui sert à amortir ce transformateur afin, qu'en décalant les accords des transformateurs Tl et T 2, on puisse obtenir une réponse en bande plate en présentant une ondulation prédéterminée On peut aussi choisir une résistance R 4 telle que le temps de propagation de groupe soit constant. La diode Dl sert à compenser en température la jonction base-émetteur du transistor Qi De cette façon, on empêche que la dispersion en température soit importante. A la figure 5, on a représenté une variante de montage du transistor Qi à compensation en température. La diode Dl est ici constituée par un transistor identique au transistor Ql dont la base et le collecteur sont court-circuités On a disposé un condensateur C 7 en parallèle avec le chemin collecteur-émetteur de la diode Dl L'émetteur et une extrémité du condensateur C 7 sont connectés à la masse Le collecteur de la diode Dl est connecté à la base du transistor Qi par l'intermédiaire de la résistance de polarisation R 3. A la figure 6, on a représenté un autre montage qui permet de réaliser une correction automatique de gain CAG sur l'amplificateur à fréquence intermédiaire Dans le montage de la figure 3, il suffit de diminuer le courant dans le transistor Ql pour diminuer réciproquement celui dans le transistor Q 2 La variation de courant est réalisée à l'aide d'un dispositif 40 de détection de niveau, qui reçoit le signal de sortie prélevé sur la connexion B de la figure 4 et qui produit un signal de sortie de détection 42 qui sert à contrôler une source de courant 41 connectée entre la ligne d'alimentation de potentiel haut (ou positif) 14 et le point A de sommation des courants sur le transistor Qi. Quand on veut réaliser une correction automatique de gain à l'aide du montage de la figure 6, il suffit d'augmenter plus ou moins l'extraction de courant vers l'alimentation et on élève ainsi le potentiel Ve, et comme la tension Vb reste fixe, le courant de collecteur diminue dans le transistor Ql et donc dans le transistor Q 2. A la figure 7, on a représenté un mode de réalisation pratique de la correction automatique de gain CAG d'un amplificateur à fréquence intermédiaire adapté à un récepteur de signaux de télécommande Le schéma de la figure 7 se connecte directement sur le point de connexion B du schéma de la figure 3 ainsi que sur le point A du même schéma Le signal de sortie de l'amplificateur de la figure 4 est capté au point B et transmis par un circuit série constitué d'un condensateur C 6 et d'une résistance R 16 à la base d'un transistor Q 4. Le transistor Q 4 est polarisé à l'aide d'une résistance R 12 et d'une résistance R 17 en série avec une diode D 2 L'émetteur du transistor Q 4 est connecté à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R 15 et d'un circuit parallèle constitué d'une résistance R 16 et d'un condensateur C 10 de découplage partiel d'émetteur. Le collecteur du transistor Q 4 est connecté à l'alimentation de plus haute tension continue 13 par l'intermédiaire d'une résistance R 14, en série avec une résistance R 13, et un transistor Q 5, monté en diode de compensation, sa base et son collecteur étant court- circuités. D'autre part, le point commun entre la résistance R 14 et la résistance R 13, est connecté à la base d'un transistor Q 3 de type PNP opposé au type NPN du transistor Q 4, dont le chemin émetteur collecteur est connecté entre la plus haute tension continue 13 par une résistance R 10 à l'émetteur, et le collecteur est connecté au point A par l'intermédiaire d'une résistance R 1 l. Le transistor Q 4 fonctionne avec un courant très faible si l'on choisit convenablement les valeurs des résistances R 13,R 14,R 15 et R 16. D'autre part, le transistor Q 4 est polarisé par il l'intermédiaire d'une résistance R 12 et d'une résistance R 17 en série avec une diode D 2 de compensation en température qui peut elle aussi être remplacée par un transistor dont la base et l'émetteur sont court- circuités. La sortie du montage est prise sur le collecteur du transistor Q 4 par l'intermédiaire d'un condensateur Cil Le circuit constitué par la résistance R 14 et le condensateur Cil sert à filtrer le signal détecté par le transistor Q 4. Le récepteur qui utilise l'amplificateur à fréquence intermédiaire selon l'invention comporte un détecteur d'une onde porteuse comme une antenne et qui produit une tension Ve appliquée à l'entrée de l'amplificateur à fréquence intermédiaire. La sortie de l'étage à fréquence intermédiaire est connectée à un décodeur des informations transmises et détectées, dont la sortie est alors traitée. Dans le cas d'une télécommande par exemple pour le verrouillage des portières d'un véhicule, le code de verrouillage est alors transmis vers des actionneurs qui activent les serrures. REVENDICATIONS 1) Amplificateur à fréquence intermédiaire, caractérisé en ce qu'il comporte un premier (Qi) et un second (Q 2) transistors d'amplification dont les chemins collecteur-émetteur sont connectés en série entre deux lignes d'alimentation (Va) de potentiel haut et de potentiel bas, avec des enroulements respectifs de deux transformateurs (T 1,T 2) accordés, de façon à ce que le signal d'entrée (Ve) progresse en cascade par la base du premier transistor (Qi), son collecteur, le transformateur (TI), la base du second transistor (Q 2) et son collecteur jusqu'à la sortie (B) de l'amplificateur, tandis que les polarisations (Rl,R 2,Dl) des premier et second transistors (Q 1,Q 2) sont en série. 2) Amplificateur à fréquence intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transistor (Q 2) est découplé au point de vue haute fréquence à l'aide d'un condensateur (C 3) connecté entre la masse et l'émetteur du transistor (Q 2). 3) Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de compensation en température connecté sur la base du transistor (QI), le dispositif de compensation pouvant être constitué par une diode ou par un transistor. 4) Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de correction automatique de gain qui comporte un moyen de détection ( 40) du niveau du signal de sortie (B) pouvant être constitué par un transistor (Q 4) connecté à la sortie (B) de l'amplificateur et dont le collecteur comme sortie est connecté à l'électrode de commande ( 42) d'une source de courant commandable ( 41) pouvant être constituée par un transistor (Q 3) dont le collecteur comme sortie, est connecté à l'entrée (-) d'un additionneur ( 34) pouvant être constitué par une entrée d'un étage amplificateur antérieur comme l'émetteur du premier transistor (Qi) de façon à retirer plus ou moins de courant dans le premier transistor et, de ce fait, à retirer plus ou moins du niveau de tension de sortie du second transistor (Q 2). 5) Récepteur de signal comme un signal de télécommande, caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur à fréquence intermédiaire selon la revendication 1.