Brevet FR2879378A1 — publié le 20060616

ADAPTATION D'UN EMETTEUR EN MODULATION D'AMPLITUDE Domaine de l'invention La présente invention concerne de façon générale les transmissions radiofréquence en modulation d'amplitude et, plus particulièrement, les transmissions effectuées avec un taux de modulation inférieur à l'unité. Un exemple d'application de la présente invention concerne les systèmes à transpondeurs électromagnétiques dans lesquels une porteuse haute fréquence est modulée au moins en amplitude par un terminal pour une transmission vers un transpondeur électromagnétique, par exemple porté par une carte à puce, dans le champ du terminal. Exposé de l'art antérieur Les systèmes pour transpondeurs électromagnétiques sont basés sur la coopération entre un circuit oscillant côté terminal de lecture-écriture et un circuit résonnant côté transpondeur électromagnétique (généralement un élément portable), pour échanger des informations en utilisant un champ haute fréquence rayonné par le circuit oscillant du terminal. Le plus souvent, la porteuse haute fréquence sert également de porteuse de téléalimentation fournissant l'énergie d'alimentation du transpondeur. De tels systèmes sont décrits par exemple dans les brevets américains N 6,031,319 et 6,703,921. Un exemple d'application de l'invention concerne les systèmes à transpondeur basés sur des normes ISO 14443 et 15693 selon lesquelles la porteuse de téléalimentation rayonnée par le terminal est de 13,56 MHz, tandis qu'une sous-porteuse de rétromodulation peut être utilisée par les transpondeurs pour émettre des informations vers le terminal avec une fréquence de 847,5 kHz. Cette sous-porteuse n'est toutefois pas toujours présente selon les applications (de ces normes ou non). Dans le sens terminal vers transpondeur, la porteuse est modulée en amplitude avec un taux de modulation généralement de l'ordre de 10 % avec un débit de l'ordre de 106 kbits/seconde. Le taux de modulation se définit comme étant la différence d'amplitudes entre la transmission d'un état 1 et la transmission d'un état 0, divisée par la somme de ces amplitudes. En fait, les normes fixent une plage de taux de modulation acceptables que les transpondeurs sont censés être capables d'interpréter, et que les terminaux sont censés respecter. Cette plage est, dans le cas des normes mentionnées ci-dessus, comprise entre 8 et 14 %. La figure 1 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un exemple de système à transpondeur électromagnétique auquel s'applique l'invention. Un transpondeur 1 ('l'x) est destiné à être placé dans le champ électromagnétique d'un terminal 2 (TERM) dont un élément inductif L2 d'un circuit oscillant émet un rayonnement haute fréquence que capte une antenne L1 du transpondeur 1. La figure 2 représente, de façon très schématique et en partie sous forme de blocs, un exemple d'architecture classique d'un transpondeur électromagnétique 1, destiné à communiquer avec un terminal de lecture-écriture (non représenté en figure 2). Le transpondeur comporte un circuit oscillant 10, constitué d'un élément inductif Ll formant antenne, en parallèle avec un condensateur Cl aux bornes d'entrée alternative d'un pont de redressement 11. Les bornes de sortie redressée du pont 11 sont reliées par un condensateur de stockage Cs. Le signal capté lorsque le transpondeur 1 est dans le champ d'un terminal est utilisé, d'une part, pour extraire une tension d'alimentation Vdd des circuits du transpondeur, généralement au moyen d'un régulateur 12 (REG) et, d'autre part, pour décoder les éventuelles informations transmises par le terminal. Pour ce faire, le transpondeur comporte un circuit de démodulation d'amplitude comportant, par exemple: un filtre formé d'une résistance R5 reliant la sortie du pont 11 à une première électrode d'un condensateur C3 dont l'autre électrode est connectée à la masse (deuxième borne de sortie du pont 1) ; un condensateur C4 véhiculant la composante alternative 15 de sortie du filtre précédent; une résistance R6 reliant l'électrode du condensateur C4 opposée au filtre à une première électrode d'un condensateur C5 dont l'autre électrode est connectée à la masse; deux comparateurs 13 et 14 du signal prélevé sur la 20 deuxième électrode du condensateur C4 à deux seuils Vdd/2-refl et Vdd/2+ref1; et une bascule 15 de type RS, dont les entrées S de mise à un et R de remise à zéro reçoivent les sorties respectives des comparateurs 13 et 14 et dont la sortie D fournit l'état détecté (démodulé) à un circuit d'interprétation numérique 16 (par exemple, une unité arithmétique et logique UART). Les seuils Vdd/2-refl et Vdd/2+refl sont fixés par un pont diviseur constitué de quatre éléments résistifs R1, R2, R3 et R4 en série entre deux bornes d'application de la tension Vdd, les résistances R1 et R4 étant de même valeur et les résistances R2 et R3 étant de même valeur de sorte que le pont fixe, par l'intermédiaire de la résistance R6, un potentiel proportionnel à la moitié Vdd/2 de la tension d'alimentation Vdd. Le rôle de l'élément résistif R6 est de reporter, sur le point de prélèvement du signal à interpréter, la valeur Vdd/2 de façon à centrer les variations dues aux fronts de changement d'état de l'enveloppe du signal modulé en amplitude. Un démodulateur tel que représenté en figure 2 est décrit, par exemple, dans le brevet américain N 6 031 419. Pour simplifier la représentation de la figure 2, on a tenu compte uniquement de la partie réception du transpondeur. En particulier, les éléments de rétromodulation permettant de modifier la charge constituée par le transpondeur dans le champ électromagnétique d'un terminal pour une transmission dans le sens transpondeur vers terminal n'ont pas été représentés. Les figures 3A, 3B, 3C et 3D illustrent le fonctionnement du démodulateur représenté en figure 2. La figure 3A représente un exemple d'allure d'un signal émis par un terminal à destination du transpondeur 1. La figure 3B illustre l'allure du signal reçu en sortie du pont redresseur 11 (en amont du filtre 13). La figure 3C illustre l'allure du signal appliqué sur les entrées de comparaison des comparateurs 13 et 14 (par exemple, l'entrée non-inverseuse du comparateur 13 et l'entrée inverseuse du comparateur 14) et les seuils de comparaison fixés par les résistances Rl, R2, R3 et R4 (par exemple, Vdd/2+refl au dessus de la moitié de la tension Vdd et Vdd/2-refl en dessous). La figure 3D illustre le résultat fourni par la sortie D de la bascule 15. Couune l'illustre la figure 3A, la porteuse (par exemple à 13,56 MHz) est modulée en amplitude avec un taux de modulation selon l'état du bit transmis. Le rythme de la modulation d'amplitude est inférieur à la fréquence de la porteuse. On peut considérer arbitrairement que l'état haut (niveau a) correspond à un état 1, tandis que l'état bas (niveau b) correspond à un état O. Le taux de modulation (a-b/a+b) a été exagéré en figure 3A. Il est en pratique inférieur à 20 dans la norme ISO 14443, type B. Comme l'illustre la figure 3B, une fois redressé et filtré par les éléments R5 et C3, le signal se trouve, en principe, au-dessus ou en dessous de sa valeur moyenne selon l'état 1 ou 0 du bit transmis. Comme l'illustre la partie gauche de la figure 3C, le condensateur C4 filtre la composante continue de sorte que le signal appliqué sur les entrées de comparaison des comparateurs 13 et 14 ne comporte, autour de la valeur Vdd/2, que des fronts lors des changements d'état. Cousue l'illustre la figure 3D, les comparateurs 13 et 14 détectent quand le signal sort de la fenêtre définie par les seuils Vdd/2- refl et Vdd/2+refl, et la bascule 15 fournit un état 0 ou 1 selon le sens du front détecté. Toutefois, si le terminal n'est pas capable de maintenir un taux de modulation suffisant (en pratique, d'au moins une dizaine de pourcent), on risque des erreurs d'interprétation sous l'effet du bruit, les écarts entre les niveaux reçus et les seuils devenant trop faibles. A l'extrême, les seuils peuvent encadrer le signal reçu dans les deux états 0 et 1. Ce phénomène est illustré par les parties droites des figures 3A à 3D qui représentent le cas d'un signal entre des amplitudes a' et b' définissant un taux de modulation plus faible qu'en partie gauche. Comme l'illustrent les figures 3B et 3C, d'éventuels bruits sont susceptibles de sortir de la plage définie par les seuils Vdd/2-refl et Vdd/2+refl quel que soit l'état du bit transmis, engendrant des détections erronées (figure 3D). Le problème ci-dessus est de plus en plus présent en raison de la multiplication des types de terminaux et des types de transpondeurs qui sont censés coopérer les uns avec les autres. En effet, selon la fabrication et l'architecture du terminal et/ou du transpondeur, leurs caractéristiques de fonctionnement respectives sont susceptibles d'influencer l'autre élément de transmission (transpondeur ou terminal) d'une 10 façon différente. De plus, l'environnement dans lequel se trouvent le terminal et le transpondeur peut également influer sur le champ électromagnétique et sur le taux de modulation effectivement transmis par le terminal. En pratique, les terminaux sont réglés dans une phase de caractérisation pour que leur taux de modulation soit, dans les normes susmentionnées, compris entre 8 et 14 Toutefois, en fonctionnement réel, ce taux est susceptible de varier pour les raisons invoquées ci-dessus et de devenir indétectable par un transpondeur. Le fait qu'un transpondeur ne parvienne pas à interpréter les données reçues par un terminal, constitue un premier inconvénient. Un deuxième inconvénient est que le terminal ne recevant pas de réponse du transpondeur sait qu'il n'a pas été compris, mais il ne sait pas pourquoi. En particulier, d'autres dysfonctionnements peuvent entraîner une mauvaise détection du signal par le transpondeur, sans que cela soit lié au taux de modulation. Il serait souhaitable que le terminal puisse modifier en temps réel le taux de modulation du signal qu'il émet afin que celui-ci puisse être capté correctement par un transpondeur. Le réglage du taux de modulation ne constitue pas une difficulté pratique dans la mesure où les terminaux sont généralement équipés de microprocesseurs pour régler les circuits d'émission-réception et que cette capacité de réglage existe déjà le plus souvent pour la phase de caractérisation du terminal. Toutefois, les terminaux ne sont aujourd'hui pas capables de régler ce taux de modulation en temps réel, car ils ne disposent pas d'une information cohérente sur la raison qui entraîne une absence de réception correcte par un transpondeur. On utilise la notion de taux de modulation pour caractériser la différence d'amplitudes entre les états 0 et 1 transmis en modulation d'amplitude. Toutefois, d'autres paramètres comme, par exemple, l'index de modulation qui correspond au rapport (a/b) entre les deux amplitudes sont parfois utilisés. Faire référence à ces paramètres reviendrait au même, cela ne constituerait que d'autres manières d'exposer le problème. Résumé de l'invention La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients des systèmes connus de transmission par modulation d'amplitude sur charge variable. L'invention vise notamment à détecter une insuffisance de taux de modulation. L'invention vise également à proposer une solution dans laquelle cette détection s'effectue indépendamment du récepteur. L'invention vise également à proposer une solution particulièrement adaptée aux systèmes à transpondeur électro-15 magnétique. Pour atteindre tout ou partie de ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un procédé d'émission radiofréquence en modulation d'amplitude, consistant à asservir le taux de modulation. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention, une information représentative du champ d'émission instantané est mesurée pour déterminer une valeur courante d'une grandeur représentative du taux de modulation. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente 25 invention, le gain d'un amplificateur d'émission est asservi pour asservir le taux de modulation. L'invention prévoit également un émetteur radiofréquence en modulation d'amplitude, comportant: un amplificateur d'émission connecté à une antenne 30 d'un circuit oscillant; un élément de mesure d'une information représentative de la puissance dans le circuit oscillant; et un microcontrôleur d'exploitation de cette information pour asservir le taux de modulation. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit élément de mesure est un transformateur d'intensité mesurant le courant dans l'antenne. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 5 le microcontrôleur commande le gain de l'amplification d'émission pour asservir le taux de modulation. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 qui a été décrite précédenunent représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un exemple de système à transpondeur électromagnétique du type auquel s'applique préférentiellement la présente invention; la figure 2 qui a été décrite précédemment représente partiellement, de façon très schématique et sous forme de blocs, un exemple d'architecture classique d'un transpondeur électro- maynétique; les figures 3A, 3B, 3C et 3D qui ont été décrites précédemment illustrent le fonctionnement du démodulateur du transpondeur de la figure 2; et la figure 4 représente, de façon très schématique et 25 sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un terminal d'un système à transpondeur électromagnétique selon la présente invention. Description détaillée Les mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés et seront décrits par la suite. En particulier, les structures respectives des systèmes numériques (micropro- cesseur ou logique câblée) d'interprétation des données transmises n'ont pas été détaillées, l'invention étant compatible avec les systèmes classiques. La présente invention sera décrite par la suite en relation avec un exemple d'application aux transpondeurs électromagnétiques. On notera toutefois qu'elle s'applique plus généralement à tout système de transmission, notauuient radio-fréquence, en modulation d'amplitude dans lequel une modification du taux de modulation est susceptible d'engendrer des erreurs d'interprétation. La figure 4 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un terminal 3 d'émission radiofréquence, par exemple une borne de lecture-écriture de transpondeurs électromagnétiques, selon l'invention. Pour simplifier, seule la partie émission du terminal en aval d'un amplificateur (souvent associé à un coupleur d'antenne) a été détaillée, la partie codage et modulation pour fournir le signal radiofréquence à émettre n'étant pas modifiée par la mise en oeuvre de l'invention. Un microcontrôleur 31 (pC) génère un signal à émettre, appliqué en entrée d'un amplificateur 32 (A) dont la sortie est reliée à une borne d'un circuit oscillant série comprenant une antenne d'émission L2. En pratique, l'élément inductif L2 formant antenne est en série avec un élément capacitif et un élément résistif, symbolisés par une impédance 34 (Z). Dans le mode de réalisation représenté, une information représentative du courant dans l'antenne L2 est extraite du circuit oscillant du terminal pour asservir le taux de modulation du signal émis. Par exemple, cette information est prélevée au moyen d'un transformateur d'intensité 35 (IT), placé en série avec l'enroulement inductif L2. Le transformateur 35 fournit, par exemple, une tension proportionnelle au courant dans l'antenne L2. En variante, l'information relative au courant dans le circuit oscillant est obtenue par une mesure de la tension aux bornes du condensateur qu'il comporte. Selon un premier mode de réalisation représenté, la tension fournie par le transformateur 35 est convertie en un mot numérique au moyen d'un convertisseur analogique-numérique 37 (ADC) afin d'être exploitée par le microcontrôleur 31. Ce dernier calcule le taux de modulation réel en calculant la différence entre la tension maximale et la tension minimale, la somme de ces deux tensions, et le rapport entre la différence et la somme. De préférence, le taux de modulation calculé est utilisé pour asservir l'amplitude de modulation, par exemple, en modifiant le gain de l'amplificateur d'émission 32. Dans le cas (représenté en traits pleins) d'un amplificateur 32 à conunande de gain numérique, le microcontrôleur 31 commande directement ce gain en fonction du taux de modulation calculé. Dans le cas (représenté en pointillés) d'un amplificateur 32 à commande de gain analogique, un signal numérique d'asservissement est fourni par le microcontrôleur 31 à un convertisseur numérique-analogique 38 (DAC) dont la sortie fournit, soit directement un signal analogique de commande de gain de l'amplificateur 32, soit un signal analogique à comparer (comparateur 39) à un seuil TH définissant une consigne d'asservissement pour le gain de l'amplificateur 32. Le fait d'asservir le gain de l'amplificateur d'émission suffit à faire varier le taux de modulation. Cette solution tire profit du fait que les amplificateurs d'émission radiofréquence disposent généralement d'une possibilité de réglage de gain qu'exploite alors l'invention. En variante, l'information sur le courant dans le circuit oscillant sert au microcontrôleur 31 pour adapter directement (en amont de l'amplificateur 32) les amplitudes respectives des niveaux haut et bas de modulation. En fait, il suffit de disposer d'une information représentative du champ instantané d'émission pour être capable de déterminer si les amplitudes varient suffisamment entre les niveaux haut et bas transmis. Bien entendu, au lieu de calculer le taux de modulation, on pourra calculer tout autre grandeur donnant une information sur la profondeur de modulation, par exemple, l'index de modulation. La fréquence d'échantillonnage du convertisseur 37 dépend du rythme de la modulation d'amplitude. La connaissance de cette information ne pose pas de problème dans la mesure où elle est contrôlée par le microcontrôleur 31. La périodicité de l'asservissement est à choisir en 10 fonction de l'application, par exemple, en tenant compte de l'occupation du microcontrôleur. Un avantage de la présente invention est qu'un asservissement de l'amplitude de modulation améliore la fiabilité de la détection par le récepteur. Un autre avantage de la présente invention est qu'elle ne nécessite aucune modification des transpondeurs. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, la mise en oeuvre pratique de l'invention à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus est à la portée de l'homme du métier en utilisant des outils classiques. De plus, la transposition de l'invention à une autre application que des transpondeurs électromagnétiques pour résoudre des problèmes de taux de modulation est également à la portée de l'homme du métier. En outre, bien que l'invention ait été décrite en utilisant un vocabulaire correspondant plus à une réalisation matérielle, sa mise en oeuvre pourra faire appel partiellement ou totalement à des moyens logiciels. REVENDICATIONS 1. Procédé d'émission radiofréquence en modulation d'amplitude, caractérisé en ce qu'il consiste à asservir le taux de modulation. 2. Procédé selon la revendication 1, consistant à mesurer une information représentative du champ d'émission instantané pour déterminer une valeur courante d'une grandeur représentative du taux de modulation. 3. Procédé selon la revendication 1, consistant à asservir le gain d'un amplificateur d'émission pour asservir le 10 taux de modulation. 4. Emetteur radiofréquence en modulation d'amplitude, caractérisé en ce qu'il comporte: un amplificateur (32) d'émission connecté à une antenne (L2) d'un circuit oscillant; un élément (35) de mesure d'une information représentative de la puissance dans le circuit oscillant; et un microcontrôleur (31) d'exploitation de cette information pour asservir le taux de modulation. 5. Emetteur selon la revendication 4, dans lequel 20 ledit élément de mesure (35) est un transformateur d'intensité mesurant le courant dans l'antenne (L2). 6. Emetteur selon la revendication 4, dans lequel le microcontrôleur (31) commande le gain de l'amplification d'émission (32) pour asservir le taux de modulation.