Brevet FR2743232A1 — publié le 19970704

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRANSMISSION SANS FIL La présente invention concerne un procédé et un dispositif de transmission sans fil d'un signal S1 entre un émetteur et au moins un récepteur. L'invention se rapporte particulièrement à un procédé et à un dispositif de transmission sans fil d'un signal audio entre un appareil de télévision et au moins deux haut-parleurs situés à distance dudit appareil de télévision. Les procédés de transmission sans fil connus sont basés sur une modulation d'une porteuse dont la fréquence est située dans la gamme infrarouge (IR). Les ondes représentant les signaux IR ont une propagation mono-directionnelle et subissent de ce fait des interruptions dues aux obstacles susceptibles de se trouver entre l'émetteur et le récepteur. En outre, pour obtenir une bonne transmission dans cette gamme de fréquence, l'émetteur et le(s) récepteur(s) doivent être très bien alignés. Par conséquent l'utilisation des porteuses de fréquences IR est incompatible avec des environnements, tels qu'une salle de télévision par exemple, dans laquelle, pour obtenir une bonne répartition sonore, les haut-parleurs doivent être situés symétriquement sur des diagonales et à distance de l'appareil de télévision comme cela est schématisé à la figure 1. Un autre inconvénient des procédés utilisant une porteuse IR provient de la sensibilité des signaux IR à la lumière ambiante. Par ailleurs, ce type de transmission nécessite l'utilisation de diodes électroluminescentes (LED) de grande sensibilité qui, outre leur prix élevé, se caractérisent par une importante consommation de puissance. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients des procédés de l'art antérieur au moyen d'un procédé de transmission sans fil. Selon le procédé de l'invention, à l'émission: - on module en fréquence une première porteuse S2 de fréquence F2, située dans la gamme VHF (very high frequency en langue anglaise), par le signal S1 à transmettre puis, - on module en amplitude une deuxième porteuse S3 de fréquence F3, située dans la gamme de fréquence SHF (super high frequency en langue anglaise), par un signal modulant S2m résultant de la modulation en fréquence de la porteuse S2, de manière à transmettre au récepteur un signal S3m modulé en amplitude, et à la réception: O10 - on effectue une démodulation d'amplitude du signal S3m de manière à récupérer le signal S2m, puis, - on effectue une démodulation de fréquence du signal S2m de manière à récupérer le signal S1. L'utilisation des porteuses S2 et S3 dont les fréquences sont situées respectivement dans les bandes VHF et SHF permet, d'une part, de s'affranchir des perturbations provoquées par la lumière ambiante affectant les signaux IR, et d'autre part, d'augmenter la probabilité de réaliser une liaison entre l'émetteur et le récepteur dans la mesure o les signaux SHF se propagent selon une pluralité de trajets distincts. La probabilité pour que lesdits trajets soient obstrués simultanément étant très faible et de ce fait, le signal S3m peut atteindre le récepteur par un ou plusieurs trajets non obstrués. En plus, la propagation à travers les murs d'un signal SHF est très faible par rapport aux fréquences plus basses, ce qui minimise le risque d'interférences entre utilisateurs. Un autre avantage du procédé selon l'invention provient de la mise en oeuvre d'une double modulation FM-AM permettant une simplification notable du récepteur. En effet, le recouvrement du signal S3m est effectué par une démodulation d'amplitude classique nécessitant des composants peu onéreux. En outre, l'émission d'un signal SHF, selon le procédé de l'invention, requiert un oscillateur local ayant une stabilité fréquentielle relativement modeste et par conséquent peu onéreux, comparativement à la stabilité requise, aussi bien à l'émission qu'à la réception, par les oscillateurs utilisés dans un système à modulation de fréquence classique. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre au moyen d'un dispositif de transmission sans fil entre un émetteur et un récepteur. L' émetteur comporte trois étages montés en cascade, soit un premier étage d'amplification/filtrage du signal S1, un deuxième étage de modulation de fréquence de la porteuse S2 et un troisième étage de modulation d'amplitude de la porteuse S3, tandis que le récepteur comporte trois étages montés en cascade, soit un premier étage de démodulation d'amplitude du signal S3m, un deuxième étage de démodulation de fréquence du signal S2m et un troisième étage d'amplification/filtrage du signal Sl reçu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles: la figure 1 représente schématiquement un exemple d'environnement d'utilisation du procédé selon l'invention; - la figure 2 représente schématiquement un émetteur permettant de mettre en oeuvre un procédé selon l'invention; - la figure 3a et la figure 3b représentent un spectre d'un signal S1 transmis conformément au procédé selon l'invention; - la figure 4a et la figure 4b représentent un spectre d'un signal S2m résultant de la modulation en fréquence d'une porteuse S2 par le signal S1; la figure 5a et la figure 5b représentent un spectre d'un signal S3m résultant de la modulation en amplitude d'une porteuse S3 par le signal S2m; - la figure 6 représente schématiquement un récepteur FM-AM permettant de mettre en oeuvre un procédé selon l'invention. Sur les figures 3a et 3b est représenté un spectre d'un signal S1 destiné à être transmis entre un émetteur 10 et un récepteur 12 selon le procédé de l'invention dans lequel, à l'émission: - on module en fréquence une première porteuse S2 de fréquence F2, située dans la gamme VHF, par le signal S1 à transmettre puis, - on module en amplitude une deuxième porteuse S3 de fréquence F3, située dans la gamme de fréquence SHF, par un signal modulant S2m résultant de la modulation en fréquence de la porteuse S2 de manière à transmettre au récepteur 12 un signal S3m modulé en amplitude, et, à la réception: - on effectue une démodulation d'amplitude du signal S3m de manière à récupérer le signal S2m, puis, - on effectue une démodulation de fréquence du signal S2m de manière à récupérer le signal S1. Dans l'exemple d'application du procédé selon l'invention, illustré par la figure 1, on module une porteuse S2 de fréquence 1 MHz par un signal audio S1 envoyé par un appareil de télévision 14 à deux haut-parleurs 16 et 18 situés à distance dudit appareil de télévision 14. Comme on peut le voir sur les figures 4a et 4b, la modulation de fréquence de la porteuse S2 par le signal S1 permet d'obtenir une excursion maximum de fréquence AF de + 100 KHz, autour de la fréquence F2. L' excursion de fréquence AF étant proportionnelle à l'amplitude du signal S1, il en résulte que le réglage du niveau sonore des haut- parleurs 16 et 18, s'obtient par le réglage de ladite excursion de fréquence AF. Avec un tel procédé, il est inutile d'utiliser un canal supplémentaire pour contrôler le niveau sonore des haut-parleurs. Selon un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention, la porteuse 53 a une fréquence F3 égale à 5,8 GHz. Le spectre du signal 53m, obtenu par la modulation d'amplitude de la porteuse 53 et représenté par les figures 5a et 5b, comporte une raie centrale représentant la fréquence F3, et deux bandes latérales, représentant le signal modulant S2m,, centrées sur la fréquence F2. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre par un dispositif de transmission sans fil comportant l'émetteur 10 et le récepteur 12 O10 représenté schématiquement respectivement par les figures 2 et 6. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'émetteur 10 comporte trois étages montés en cascade, soit un premier étage 20 d'amplification/filtrage du signal S1 à transmettre, un deuxième étage 22 de modulation de fréquence de la porteuse S2 et un troisième étage 24 de modulation d'amplitude de la porteuse 53. Dans l'exemple d'application particulier, illustré par la figure 1, l'étage 20 comporte un premier amplificateur audio 30 dont une entrée 32 reçoit le signal S1 et dont une sortie 34 est reliée à un premier moyen de filtrage 36, un deuxième amplificateur audio 38 dont une entrée 40 reçoit, du moyen de filtrage 36, le signal S1 préamplifié et filtré et dont une sortie 42 est reliée à l'étage de modulation de fréquence 22. Ledit étage de modulation de fréquence 22 comporte un oscillateur RF (radiofréquence) 50 commandé en tension (VCO) destiné à générer le signal S2 et dont une entrée 44 reçoit le signal S1, tandis qu'une sortie 52 délivre le signal 52m résultant de la modulation de fréquence dudit signal S2 par le signal S1, à un premier amplificateur RF 54, une sorite 58 dudit premier amplificateur RF 54 est reliée à une entrée 60 d'un deuxième moyen de filtrage 62 dont une sortie 64 est reliée à une entrée 66 d'un deuxième amplificateur RF 68. Une sortie 70 dudit deuxième amplificateur RF 68 est reliée à l'étage de modulation d'amplitude 24. Ledit étage de modulation d'amplitude 24 comporte un oscillateur SHF (super high frequency) 80 destiné à générer la porteuse S3 et délivrant à une sortie 82 le signal S3m résultant de la modulation d'amplitude de ladite porteuse S3 par le signal S2m. La sortie 82 dudit oscillateur SHF 80 est reliée à une antenne 84 destinée à émettre le signal S3m vers le récepteur 12. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le récepteur 12, représenté à la figure 6, comporte trois étages montés en cascade, soit un premier étage 90 de démodulation d'amplitude du signal S3m, un deuxième étage 92 de démodulation de fréquence du signal S2m, et un troisième étage 94 d'amplification/filtrage du signal S1 reçu. L'étage 90 comporte une antenne 96 de réception du signal S2m reliée à un moyen de préamplification 98 dont une sortie 100 est reliée à une première borne 102 d'un détecteur AM 104; une deuxième borne 106 dudit détecteur AM 104 est reliée à une entrée 108 d'un moyen d'amplification 110 à impédance élevée dont une sortie est reliée à l'étage 92. Ledit étage 92 comporte un troisième moyen de filtrage 112, relié à une entrée 116 d' un démodulateur de fréquence 114 dont une sortie 118 délivre le signal S1 à l'étage 94. L'étage 94 comporte un quatrième moyen de filtrage 120 relié à une entrée 122 d'un troisième amplificateur audio 124 dont un sortie 126 est reliée à un haut-parleur 16. Ainsi, après filtrage et amplification dans l'étage 20, le signal à transmettre S1 est appliqué à l'entrée 44 de l'oscillateur RF 50 de manière à moduler en fréquence la porteuse S2 générée par ledit oscillateur RF 50. Le signal S2m obtenu est ensuite amplifié et filtré, puis appliqué à l'entrée de l'oscillateur SHF 80 de manière à moduler en amplitude la porteuse S3 générée par ledit oscillateur 80. Le signal S3m obtenu est ensuite émis par l'antenne 84 vers l'antenne 96. A la réception, le signal S3m est préamplifié par le préamplificateur 98 puis appliqué au détecteur AM 104 de manière à récupérer le signal modulant S2m dont le spectre est représenté à la figure 4b. Le signal S2m est ensuite appliqué à un démodulateur de fréquence 144, via le moyen de filtrage 112. Ledit démodulateur 114 délivre à sa sortie 118 le signal S1 qui est ensuite envoyé au haut-parleur 16 via le moyen de filtrage 120. Grâce au procédé et au dispositif selon l'invention, le signal transmis est immunisé contre les perturbations telles que la lumière ambiante et les obstacles susceptibles de provoquer des interruptions de la liaison émetteur-récepteurs. En outre, du fait de l'utilisation d'une modulation d'amplitude de la porteuse SHF, la structure du récepteur utilisé est notablement simplifiée. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission sans fil d'un signal S1 entre un émetteur (10) et un récepteur (12), caractérisé en ce qu'à l'émission: - on module en fréquence une première porteuse S2, de fréquence F2, située dans la gamme VHF, par le signal S1 à transmettre, puis - on module en amplitude une deuxième porteuse S3 de fréquence F3, située dans la gamme SHF, par un signal modulant S2m résultant de la modulation de fréquence de la porteuse S2 de manière à transmettre au récepteur 12 un signal S3m modulé en amplitude, et, à la réception: - on effectue une démodulation d'amplitude du signal S3m de manière à récupérer le signal S2m, puis, - on effectue une démodulation de fréquence du signal S2m de manière à récupérer le signal S1. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on module en fréquence une porteuse S2 de fréquence F2 égale à 1 MHz par un signal audio S1 envoyé par un appareil de télévision (14) à des haut- parleurs (16, 18) situés à distance dudit appareil de télévision (14) de manière à obtenir une excursion maximum de fréquence AF égale à + KHz autour de la fréquence F2. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on module en amplitude une porteuse S3 de fréquence F3 égale à 5,8 GHz. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on règle l'excursion en fréquence AF de manière à commander le niveau sonore des haut-parleurs (16, 18). 5. Dispositif de transmission sans fil d'un signal S1 comportant I' émetteur (10) et le récepteur (12) et utilisant le procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit émetteur (10) comporte trois étages montés en cascade, soit un premier étage (20) d'amplification/filtrage du signal S1, un deuxième étage (22) de modulation de fréquence de la porteuse S2 et un troisième étage (24) de modulation d'amplitude de la porteuse S3. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étage (20) comporte un premier amplificateur audio (30) relié à un deuxième amplificateur audio (38) via un premier moyen de filtrage (36). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étage (22) comporte un oscillateur RF (50) commandé en tension (VCO) destiné à générer la porteuse S2, un premier amplificateur RF (54) relié à un deuxième amplificateur RF (68) via un deuxième moyen de filtrage (62). 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étage (24) comporte un oscillateur SHF (80) destiné à générer la porteuse S3 et relié à une antenne (84) destinée à émettre le signal S3m vers le récepteur (12). 9. Dispositif de transmission sans fil d'un signal S1 comportant I' émetteur (10) et le récepteur (12) et utilisant le procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le récepteur (12) comporte trois étages montés en cascade, soit un premier étage (90) de démodulation d' amplitude du signal S3m, un deuxième étage 92 de démodulation de fréquence du signal S2m et un troisième étage (94) d'amplification/filtrage du signal S1 reçu. 10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le récepteur (12) comporte trois étages montés en cascade, soit un premier étage (90) de démodulation d' amplitude du signal S3m, un deuxième étage 92 de démodulation de fréquence du signal S2m et un troisième étage (94) d'amplification/filtrage du signal S1 reçu. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'étage (90) comporte une antenne (96) de réception reliée à un détecteur AM (104) via un moyen de préamplification (98). s 12. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'étage (92) comporte un troisième moyen de filtrage (112) relié à un démodulateur de fréquence (114). 13. Dispositif selon la revendication 9 ou 10; caractérisé en ce que l'étage (94) comporte un quatrième moyen de filtrage (120) relié en troisième amplificateur audio (124).