Brevet FR2719426A1 — publié le 19951103

Procédé et dispositif de réception d'au moins un signal d'entrée comprenant au moins une information codée, et d'extraction de cette information. La présente invention concerne un procédé de réception d'au moins un signal radio d'entrée comprenant au moins une information codée, et d'extraction de cette information, ce procédé comportant les étapes consistant à capter ledit signal radio d'entrée, à le filtrer, à discriminer sa fréquence et à en extraire ladite information. Elle concerne également un dispositif de réception d'au moins un signal radio d'entrée comprenant au moins une information codée, et d'extraction de cette information, ce dispositif comportant une antenne de réception dudit signal radio d'entrée et des moyens d'extraction de ladite information. Il existe actuellement des émetteurs fournissant différents types d'informations telles que des informations phoniques, des informations horaires, des informations codées ou toutes autres informations numériques. Parmi les émetteurs de signaux horaires les plus connus, citons l'émetteur DCF 77 de la "Deutsche Bundespost" situé en Allemagne et émettant une onde modulée en amplitude, et l'émetteur TDF situé en France et émettant une onde modulée en phase, de fréquence moyenne égale à 162 kHz. Ces émetteurs sont associés à des récepteurs permettant d'extraire et de restituer sous une forme utilisable, les informations contenues dans l'onde porteuse. Les informations phoniques sont restituées par un récepteur radiophonique conventionnel alors que les autres informations doivent être extraites au moyen d'un autre type de récepteur adapté au type d'informations transmises. Un récepteur destiné à capter les signaux de l'émetteur DCF et à en extraire les informations est par exemple décrit dans la demande de brevet EP-A-0 201 061. Ce récepteur n'est adapté qu'à la démodulation d'amplitude et ne peut pas être utilisé pour extraire des informations contenues dans une onde modulée en fréquence ou en phase. 2 2719426 La présente invention se propose de réaliser un procédé et un dispositif de réception efficace et simple pour capter et démoduler des signaux modulés en fréquence ou en phase. Ce but est atteint par un procédé tel que défini en préambule et caractérisé en ce que l'on filtre ce signal radio d'entrée au moyen d'un filtre discriminateur ayant une bande passante et une courbe de résonance déterminées, et en ce que l'on discrimine sa fréquence en utilisant au moins partiellement un flanc de la courbe de résonance dudit filtre discriminateur. Selon un mode de réalisation préféré, on utilise un filtre discriminateur comportant au moins un résonateur à quartz ayant une bande passante naturelle déterminée et on élargit la bande passante naturelle dudit résonateur à quartz en y couplant une résistance en série. On diminue avantageusement l'intensité des signaux situés hors de la bande passante du résonateur à quartz couplé à la résistance en générant deux signaux en opposition de phase à partir du signal capté et en transmettant l'un des signaux en opposition de phase audit résonateur à quartz et l'autre signal en opposition de phase à un réseau compensateur comportant un condensateur et une résistance en série. Selon un mode de réalisation avantageux, on combine le signal sortant du résonateur à quartz et de la résistance avec le signal sortant du réseau compensateur, et on amplifie le signal combiné sortant du filtre discriminateur au moyen d'un amplificateur à gain variable. On commande de préférence le gain de l'amplificateur à gain variable au moyen d'un dispositif de commande automatique du gain de telle façon que le niveau moyen du signal sortant dudit amplificateur à gain variable soit sensiblement constant. On réalise avantageusement une démodulation d'amplitude du signal sortant de l'amplificateur à gain variable au moyen d'un démodulateur d'amplitude comportant une diode conductrice en permanence. 3 2719426 Selon un premier mode de réalisation, on introduit dans une entrée positive d'un amplificateur différentiel d'un comparateur adaptatif, le signal sortant du démodulateur d'amplitude, et dans une entrée négative dudit amplificateur différentiel, une fraction de la valeur moyenne dudit signal sortant du démodulateur d'amplitude, cet amplificateur différentiel comportant une sortie agencée pour fournir un signal de sortie représentatif de l'information codée contenue dans le signal radio d'entrée. Selon un deuxième mode de réalisation, on introduit le signal sortant du démodulateur d'amplitude dans un convertisseur analogique/numérique fournissant au moins un signal de sortie traité par un dispositif logique de type connu agencé pour extraire ladite information codée dudit signal d'entrée. Ce but est également atteint par un dispositif tel que décrit en préambule et caractérisé en ce que les moyens d'extraction comportent au moins un filtre discriminateur ayant une bande passante et une courbe de résonance déterminées, ce filtre discriminateur étant agencé pour discriminer la fréquence du signal radio d'entrée en utilisant au moins partiellement un flanc de sa courbe de résonance. Selon une forme de réalisation avantageuse, le dispositif comporte un préamplificateur agencé pour amplifier le signal capté par l'antenne de réception, et un étage qui génère des signaux en opposition de phase à partir du signal amplifié sortant du préamplificateur. Le filtre discriminateur comporte avantageusement au moins un résonateur à quartz ayant une bande passante naturelle déterminée et des moyens pour élargir sa bande passante naturelle, ces moyens comprenant avantageusement une résistance. Le filtre discriminateur comporte avantageusement un réseau compensateur formé d'un condensateur et d'une résistance montés en série. Selon une forme de réalisation préférée, l'étage qui génère des signaux en opposition de phase comporte une sortie connectée au résonateur à quartz et une sortie connectée au réseau compensateur. 4 2719426 Selon un mode de réalisation avantageux, lesdits moyens d'extraction comportent un amplificateur à gain variable agencé pour amplifier le signal combiné sortant dudit filtre discriminateur, un circuit de commande automatique du gain agencé pour commander le gain de l'amplificateur à gain variable, et un circuit démodulateur d'amplitude comprenant une diode conductrice en permanence. Selon une première forme de réalisation, lesdits moyens d'extraction comportent un comparateur adaptatif comprenant un amplificateur différentiel pourvu d'une entrée positive connectée à la sortie du démodulateur d'amplitude et d'une entrée négative connectée entre deux résistances dont l'une est reliée au démodulateur d'amplitude et dont l'autre est reliée à la masse électrique. Selon une deuxième forme de réalisation, les moyens d'extraction comportent un convertisseur analogique/numérique connecté à la sortie du démodulateur d'amplitude. La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation et en référence au dessin annexé, dans lequel la figure unique est une vue schématique du dispositif selon l'invention. En référence à cette figure, le dispositif 10 de réception et d'extraction comporte une antenne de réception 1 1 agencée pour capter des signaux radio d'entrée émis par un émetteur (non représenté). Cet émetteur peut par exemple être du type de l'émetteur connu sous le nom de Télédiffusion de France abrégé TDF émettant une onde modulée en fréquence dont la porteuse a une fréquence moyenne de 162 kHz. Cette onde véhicule différentes informations réparties en trois catégories. La première catégorie contient des informations phoniques destinées à être reçues par un récepteur radiophonique. La deuxième catégorie contient des informations horaires destinées à la mise à l'heure de montres, pendules, etc. Finalement, la troisième catégorie contient des données de type messagerie ou toutes autres informations numériques. Le dispositif 10 comporte également des moyens d'extraction 12 des informations contenues dans ces signaux radio. Ces moyens d'extraction 2719426 comportent un préamplificateur 13 conventionnel destiné à amplifier les signaux captés par l'antenne 11. Les signaux amplifiés sont ensuite transmis à un étage 14 qui génère deux signaux en opposition de phase. Ces deux signaux sont respectivement transmis à deux entrées 15, 16 d'un filtre discriminateur 17. La première entrée 15 du filtre discriminateur 17 est connectée à une première branche comportant un résonateur à quartz 18 ayant une bande passante naturelle et une courbe de résonance déterminées et des moyens 19 pour élargir la bande passante naturelle du résonateur à quartz. La deuxième entrée 16 est connectée à une deuxième branche formant un réseau compensateur 20 constitué par exemple d'un condensateur 21 et d'une résistance 22 en série et dont la fonction est d'améliorer les caractéristiques de la première branche. Dans le dispositif selon la présente invention, le filtre discriminateur 17 et assume deux fonctions distinctes. La première fonction consiste à filtrer le signal sortant de l'étage 14. En utilisant un résonateur à quartz standard dont le coefficient de qualité naturel est élevé, on obtient un filtre passe-bande ayant une faible largeur de bande naturelle. C'est pourquoi il est nécessaire d'y adjoindre les moyens 19 qui atténuent le coefficient de qualité et par voie de conséquence, élargissent la bande passante du filtre. Ces moyens 19 comportent une résistance 24 placée en série avec le résonateur à quartz 18. La deuxième fonction de ce filtre discriminateur 17 est de discriminer la fréquence du signal d'entrée. La fréquence centrale du filtre discriminateur est telle que la fréquence centrale d'émission soit située sur un flanc de la courbe de résonance du filtre discriminateur. Selon un mode de réalisation préféré mais non exclusif, cette fréquence centrale d'émission est plus faible que la fréquence centrale du filtre discriminateur et cette fréquence centrale d'émission est proche du sommet de la courbe de résonance de ce filtre discriminateur. Lorsque l'on utilise un résonateur à quartz comme filtre passe-bande, les signaux de fréquence située hors de sa bande passante naturelle sont très fortement atténués. Si l'on place une résistance en série avec le résonateur, la bande passante est élargie, mais les signaux situés hors de cette bande passante sont moins atténués. Ces signaux peuvent introduire des parasites dans le dispositif et nuire à son bon fonctionnement. En reliant le réseau compensateur 20 à la sortie 16 de l'étage 14 en opposition de phase par rapport à la sortie 15 connectée au résonateur à quartz 18, on atténue cet inconvénient. 6 2719426 Le dispositif 10 comporte également un amplificateur à gain variable 25, un démodulateur d'amplitude 26, un comparateur adaptatif 27 et un circuit 28 de commande automatique du gain. L'amplificateur à gain variable 25 reçoit comme signal d'entrée, le signal combiné sortant des deux branches du filtre discriminateur 17 et ressort un signal amplifié. Ce dernier traverse le démodulateur d'amplitude 26 qui fournit un signal démodulé. Le démodulateur d'amplitude comporte une diode 29 conductrice en permanence, de façon que même pour un niveau très faible à l'entrée du démodulateur, on ait un signal démodulé à la sortie. Le signal démodulé est introduit dans le comparateur adaptatif 27. Plus précisément, ce comparateur adaptatif 27 comporte un amplificateur différentiel 30 ayant une entrée positive 31, une entrée négative 32 et une sortie 33. Le signal démodulé est transmis à l'entrée positive 31 de l'amplificateur différentiel. Les deux entrées 31 et 32 sont en outre reliées entre elles par l'intermédiaire d'une résistance 34. L'entrée négative 32 est connectée à une résistance 35 et à un condensateur 36 relié à la masse électrique. Cette connexion entraîne que l'entrée négative 32 de l'amplificateur différentiel 30 reçoit une tension égale à une fraction de la valeur moyenne de la tension du signal démodulé. Le circuit 28 de commande automatique du gain comporte un amplificateur différentiel 37 et deux résistances 38, 39. L'entrée négative 32 de l'amplificateur différentiel 30 du comparateur adaptatif 27 est connectée à une entrée négative de l'amplificateur différentiel 37 du circuit de commande 28. Cette entrée 40 reçoit donc également une tension égale à une fraction de la valeur moyenne de la tension du signal démodulé. L'entrée positive 41 de l'amplificateur différentiel 37 est connectée entre les deux résistances 38, 39 dont l'une est reliée à une source d'alimentation positive 42 et dont l'autre est reliée à une source d'alimentation négative 43 ou à la masse électrique, donnant ainsi une tension de référence. 7 2719426 Le circuit 28 de commande du gain adapte le gain de l'amplificateur à gain variable 25 de façon que le rapport entre le niveau des deux entrées du circuit de commande 28 soit sensiblement constant et de façon que l'amplificateur à gain variable 25 ne soit jamais saturé. De cette manière, on assure que la valeur moyenne du niveau de sortie du démodulateur d'amplitude 26 est sensiblement constante. Si le dispositif selon l'invention est uniquement destiné à extraire des informations horaires des signaux captés, la sortie 33 de l'amplificateur différentiel 30 donne l'information horaire contenue dans le signal d'entrée. Si le dispositif est également destiné à extraire d'autres informations que des informations horaires, la sortie du démodulateur 26 est connectée directement à une entrée d'un convertisseur analogique/numérique 44. Ce convertisseur comporte des sorties 45 délivrant des signaux numériques parallèles qui sont traités par un circuit logique de type connu ou par un microcontrôleur conventionnel (non représenté), adapté aux données extraites du signal radio d'entrée. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit, mais s'étend à toute modification évidente pour lhonimme de l'art. Il est par exemple possible de connecter plusieurs résonateurs à quartz afin d'augmenter la sélectivité du dispositif et de se protéger plus fortement d'émetteurs indésirables. 8 2719426 Revendications 1. Procédé de réception d'au moins un signal radio d'entrée comprenant au moins une information codée, et d'extraction de cette information, ce procédé comportant les étapes consistant à capter ledit signal radio d'entrée, à le filtrer, à discriminer sa fréquence et à en extraire ladite information, caractérisé en ce que l'on filtre ce signal radio d'entrée au moyen d'un filtre discriminateur (17) ayant une bande passante et une courbe de résonance déterminées, et en ce que l'on discrimine sa fréquence en utilisant au moins partiellement un flanc de la courbe de résonance dudit filtre discriminateur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un filtre discrimninateur (17) comportant au moins un résonateur à quartz (23) ayant une bande passante naturelle déterminée et en ce que l'on élargit la bande passante naturelle dudit résonateur à quartz (23) en y couplant une résistance (24) en série. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on diminue l'intensité des signaux situés hors de la bande passante du résonateur à quartz (23) couplé à la résistance (24) en générant deux signaux en opposition de phase à partir du signal capté et en transmettant l'un des signaux en opposition de phase audit résonateur à quartz et l'autre signal en opposition de phase à un réseau compensateur (20) comportant un condensateur (21) et une résistance (22) en série. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on combine le signal sortant du résonateur à quartz (23) et de la résistance (24) avec le signal sortant du réseau compensateur (20), et en ce que l'on amplifie le signal combiné sortant du filtre discriminateur (17) au moyen d'un amplificateur à gain variable (25). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on commande le gain de l'amplificateur à gain variable (25) au moyen d'un dispositif (28) de commande automatique du gain de telle façon que le niveau moyen du signal sortant dudit amplificateur à gain variable soit sensiblement constant. 9 2719426 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on réalise une démodulation d'amplitude du signal sortant de l'amplificateur à gain variable (25) au moyen d'un démodulateur d'amplitude (26) comportant une diode (29) conductrice en permanence. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on introduit dans une entrée positive (31) d'un amplificateur différentiel (30) d'un comparateur adaptatif (27), le signal sortant du démodulateur d'amplitude (26), et dans une entrée négative (32) dudit amplificateur différentiel (30), une fraction de la valeur moyenne dudit signal sortant du démodulateur d'amplitude (26), cet amplificateur différentiel (30) comportant une sortie (33) agencée pour fournir un signal de sortie représentatif de l'information codée contenue dans le signal radio d'entrée. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on introduit le signal sortant du démodulateur d'amplitude (26) dans un convertisseur analogi- que/numérique (44) fournissant au moins un signal de sortie traité par un dispositif logique de type connu agencé pour extraire ladite information codée dudit signal d'entrée. 9. Dispositif de réception d'au moins un signal radio d'entrée comprenant au moins une information codée, et d'extraction de cette information, ce dispositif comportant une antenne de réception dudit signal radio d'entrée et des moyens d'extraction de ladite information, caractérisé en ce que ces moyens d'extraction (12) comportent au moins un filtre discriminateur (17) ayant une bande passante et une courbe de résonance déterminées, ce filtre discriminateur (17) étant agencé pour discriminer la fréquence du signal radio d'entrée en utilisant au moins partiellement un flanc de sa courbe de résonance. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un préamplificateur (13) agencé pour amplifier le signal capté par l'antenne de réception, et un étage (14) qui génère des signaux en opposition de phase à partir du signal amplifié sortant du préamplificateur (13). 3 5 1 1. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le filtre discrirninateur (17) comporte au moins un résonateur à quartz (23) ayant une 2719426 bande passante naturelle déterminée et des moyens (19) pour élargir sa bande passante naturelle. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens (19) pour élargir la bande passante naturelle du résonateur à quartz (23) comprennent une résistance (24). 13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le filtre discriminateur (17) comporte un réseau compensateur (20) formé d'un condensateur (21) et d'une résistance (22) montés en série. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'étage (14) qui génère des signaux en opposition de phase comporte une sortie connectée au résonateur à quartz (23) et une sortie connectée au réseau compensateur (20). 15. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens d'extraction (12) comportent un amplificateur à gain variable (25) agencé pour amplifier le signal combiné sortant dudit filtre discriminateur (17). 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyens d'extraction (12) comportent un circuit (28) de commande automatique du gain, agencé pour commander le gain de l'amplificateur à gain variable (25). 17. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens d'extraction (12) comportent un circuit démodulateur d'amplitude (26) comprenant une diode (29) conductrice en permanence. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits moyens d'extraction (12) comportent un comparateur adaptatif (27) comprenant un amplificateur différentiel (30) pourvu d'une entrée positive (31) connectée à la sortie du démodulateur d'amplitude (26) et d'une entrée négative (32) connectée entre deux résistances (34, 35) dont l'une (34) est reliée au démodulateur d'amplitude (26) et dont l'autre (35) est reliée à la masse électrique. l 1 2719426 19. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les moyens d'extraction (12) comportent un convertisseur analogique/numérique (44) connecté à la sortie du démodulateur d'amplitude (26).