FR2660780A1 - CIRCUIT FOR RECEIVING A MODULE RADIO SIGNAL FOR AN AUTONOMOUS ELECTRONIC DEVICE. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un circuit de réception pour un dispositif électronique autonome alimenté par batterie et destiné à recevoir un signal radiofréquence constitué par la modulation d'amplitude en tout ou rien d'une porteuse par un signal modulant situé dans une bande de basses fréquences déterminée. Il est caractérisé en ce qu'il comprend en succession: - une antenne boucle (L0) accordée sur la fréquence de la porteuse par une capacité (C3); - un étage démodulateur (T1,R1,R4,R3,R5) attaqué directement par l'antenne et comprenant un transistor bipolaire (T1) monté en émetteur commun, dont la non-linéarité de la jonction base-émetteur engendre par distortion un signal à la fréquence du signal modulant, et dont la bande passante limitée élimine la fréquence de la porteuse; - un étage amplificateur de tension (T6,R36,R34,R10,R9); et - un étage de mise en forme (S1) des signaux délivrés par l'étage amplificateur. Application notamment aux systèmes de télécommande interactive à carte portative pour véhicules automobiles.The invention relates to a reception circuit for an autonomous electronic device powered by battery and intended to receive a radiofrequency signal constituted by the all or nothing amplitude modulation of a carrier by a modulating signal situated in a determined low frequency band. . It is characterized in that it comprises in succession: - a loop antenna (L0) tuned to the carrier frequency by a capacitor (C3); - a demodulator stage (T1, R1, R4, R3, R5) driven directly by the antenna and comprising a bipolar transistor (T1) mounted as a common emitter, whose non-linearity of the base-emitter junction generates a signal by distortion at the frequency of the modulating signal, and the limited bandwidth of which eliminates the frequency of the carrier; - a voltage amplifier stage (T6, R36, R34, R10, R9); and - a shaping stage (S1) of the signals delivered by the amplifier stage. Application in particular to portable card interactive remote control systems for motor vehicles.
Description
1 - La présente invention concerne d'une façon générale les dispositifs1 - The present invention relates generally to the devices
d'interrogation-réponse à distance par voie électromagnétique, notamment à des fins d'identification de personnes ou d'objets, par exemple dans le cadre de systèmes de télécommande interactive pour véhicules automobiles Ou analogues Elle concerne plus particulièrement un nouveau circuit de réception pour un élément portatif capable par exemple de réagir à la réception de signaux déterminés pour lui-même produire electromagnetic remote interrogation-response, in particular for the purposes of identifying persons or objects, for example in the context of interactive remote control systems for motor vehicles or the like. It relates more particularly to a new reception circuit for a portable element able for example to react to the reception of determined signals to produce itself
un signal de réponse, par exemple d'identification. a response signal, for example identification.
Dans les ensembles de télécommande interactive, qui sont destinés à assurer la reconnaissance à distance du conducteur d'un véhicule lorsqu'il s'en approche, un module électronique de bord intégré au véhicule envoie un signal d'interrogation à une "étiquette électronique", généralement réalisée sous forme d'un badge ou d'une carte plate de petites dimensions portée par le conducteur, par exemple dans une poche La carte reçoit le signal d'interrogation, analyse celui-ci au moyen d'un microprocesseur incorporé à la carte et élabore ou lit en mémoire un signal d'identification codé propre à la carte, qui est émis en retour par cette dernière en direction du module de bord Celui-ci peut alors effectuer un certain nombre d'actions, et notamment provoquer le déverrouillage des issues, ou encore effectuer automatiquement un réglage de certains organes tels que les rétroviseurs et les sièges pour les adapter à la stature et aux habitudes de conduite du porteur de In interactive remote control sets, which are intended to provide remote recognition of the driver of a vehicle when approaching, an on-board electronic module on the vehicle sends an interrogation signal to an "electronic tag" , generally made in the form of a badge or a small flat card carried by the driver, for example in a pocket The card receives the interrogation signal, analyzes it by means of a microprocessor incorporated in the card and develops or reads in memory a coded identification signal specific to the card, which is sent back by the latter towards the on-board module This can then perform a number of actions, and in particular cause the unlocking exits, or automatically adjust certain components such as mirrors and seats to fit the stature and driving habits of the wearer. e
la carte.the map.
L'une des principales difficultés rencontrées avec un tel type de télécommande réside en ce que l a carte portée par le conducteur doit être de dimensions et de poids réduits (typiquement ceux d'une carte de, 'rédit), tout en présentant une autonomie importante, (le l'ordre d'une année ou davantage, de sorte que la -(cn'i'mmation -2- électrique des circuits qu'elle contient est un paramètre One of the main difficulties encountered with such a type of remote control is that the card carried by the driver must be of reduced dimensions and weight (typically those of a card of 'redit), while having a significant autonomy , the order of a year or more, so that the electric circuit of the circuits it contains is a parameter
déterminant de sa conception.determinant of its design.
La présente invention vise à proposer, dans une telle carte ou dans un contexte analogue, un circuit de réception dont la consommation soit extrêmement faible et qui soit toutefois capable d'effectuer une démodulation fiable et de délivrer en sortie des signaux d'une The purpose of the present invention is to propose, in such a card or in a similar context, a reception circuit whose consumption is extremely low and which is nevertheless capable of performing reliable demodulation and of outputting signals of a certain magnitude.
amplitude importante.significant amplitude.
Elle concerne à cet effet un circuit de réception pour un dispositif électronique autonome alimenté par batterie et destiné à recevoir un signal radiofréquence constitué par la modulation d'amplitude en tout ou rien d'une porteuse par un signal modulant situé dans une bande de basses fréquences déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend en succession: une antenne boucle accordée sur la fréquence de la porteuse par une capacité; un étage démodulateur attaqué directement par l'antenne et comprenant un transistor bipolaire monté en émetteur commun, dont la non- linéarité de la jonction base-émetteur engendre par distortion un signal à la fréquence du signal modulant, et dont la bande passante limitée élimine la fréquence de la porteuse; un étage amplificateur de tension; et un étage de mise en forme des signaux délivrés For this purpose, it relates to a reception circuit for an autonomous electronic device powered by a battery and intended to receive a radiofrequency signal formed by the amplitude modulation in all or nothing of a carrier by a modulating signal located in a low frequency band. determined, characterized in that it comprises in succession: a loop antenna tuned to the frequency of the carrier by a capacitance; a demodulator stage directly attacked by the antenna and comprising a bipolar transistor mounted as a common emitter, the non-linearity of the base-emitter junction by distortion generates a signal at the frequency of the modulating signal, and whose limited bandwidth eliminates the carrier frequency; a voltage amplifier stage; and a shaping stage of the delivered signals
par l'étage amplificateur.by the amplifier stage.
Des aspects préférés du circuit de l'invention sont les suivants: l'étage démodulateur comprend des résistances de polarisation de base, de collecteur et d'émetteur de valeurs élevées, de manière à abaisser la fréquence de coupure dudit étage tout en en limitant la consommation Preferred aspects of the circuit of the invention are as follows: the demodulator stage comprises base polarization resistors, high-level collector and emitter, so as to lower the cut-off frequency of said stage while limiting its consumption
en courant.while running.
il est prévu dans l'étage démodulateur et/ou dans l'étage amplificateur un moyen de compensation en température, qui peut comprendre un transistor bipolaire 3 - monté entre une résistance de polarisation du pont de a temperature compensation means is provided in the demodulator stage and / or the amplifier stage, which may comprise a bipolar transistor 3 - mounted between a bias resistor of the bridge of
polarisation de base dudit étage et la masse. base polarization of said stage and the mass.
ce moyen de compensation en température peut être unique et commun aux étages démodulateur et amplificateur. il comprend en outre entre l'étage démodulateur et l'étage amplificateur un étage adapteur d'impédance comprenant un transistor bipolaire monté en collecteur commun. il comprend en outre entre l'étage amplificateur et l'étage de mise en forme un étage d'interface this temperature compensation means may be unique and common to the demodulator and amplifier stages. it further comprises between the demodulator stage and the amplifier stage an impedance matching stage comprising a bipolar transistor mounted as a common collector. it further comprises between the amplifier stage and the shaping stage an interface stage
comprenant un transistor monté en commutateur. comprising a transistor mounted as a switch.
l'étage de mise en forme comprend une porte the shaping stage comprises a door
NON-ET dont les deux entrées sont reliées ensemble. NAND whose two inputs are connected together.
il est prévu en outre deux diodes de limitation de tension montées têtebêche entre l'entrée de l'étage in addition, two voltage limiting diodes are mounted between the entrance of the stage
démodulateur et la masse.demodulator and the mass.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la Other aspects, objects and advantages of the present invention will become more apparent upon reading the
description détaillée suivante d'une forme de réalisation following detailed description of an embodiment
préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est un schéma de principe d'un circuit de réception selon l'invention, la figure 2 est un schéma détaillé du circuit de l'invention, et la figure 3 représente la forme de signaux en preferred thereof, given by way of nonlimiting example and with reference to the accompanying drawing, in which: Figure 1 is a block diagram of a receiving circuit according to the invention, Figure 2 is a diagram. the circuit of the invention, and FIG. 3 represents the form of signals in
divers points du circuit de la figure 2. various points of the circuit of Figure 2.
On indiquera tout d'abord que, d'une figure à l'autre, des éléments ou parties identiques ou similaires It will first be indicated that, from one figure to another, identical or similar elements or parts
sont désignés par les mêmes numéros de référence. are designated by the same reference numbers.
En référence tout d'abord à la figure 1, une antenne de réception est constituée par une boucle de courant LO accordée sur la porteuse du signal à recevoir Referring firstly to FIG. 1, a receiving antenna is constituted by a current loop LO tuned on the carrier of the signal to be received.
par un condensateur C 3.by a capacitor C 3.
4 - Deux diodes Dl et D 2 disposées tête-bêche sont montées en parallèle avec l'antenne, qui attaque un circuit de réception R capable de délivrer en sortie des 4 - Two diodes D1 and D2 arranged head to tail are connected in parallel with the antenna, which drives a reception circuit R capable of delivering at the output of
signaux carrés représentatifs de l'information reçue. square signals representative of the information received.
En référence maintenant à la figure 2, le signal recueilli par l'antenne attaque par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage C 2 la base d'un premier transistor bipolaire NPN Tl, polarisée par des résistances Rl et R 4 La résistance R 4 est montée en série avec un transistor T 3 dont la base et le collecteur Referring now to FIG. 2, the signal collected by the antenna drives, via a decoupling capacitor C 2, the base of a first bipolar transistor NPN T1, biased by resistors R1 and R4. The resistor R 4 is connected in series with a transistor T 3 whose base and the collector
sont reliés ensemble et dont l'émetteur est à la masse. are connected together and whose transmitter is grounded.
R 5 et Cl sont la résistance et le condensateur R 5 and Cl are the resistance and the capacitor
d'émetteur de Tl, R 3 étant sa résistance de collecteur. Tl emitter, R 3 being its collector resistance.
Ledit collecteur attaque directement la base d'un transistor NPN T 4 pourvu d'une résistance de collecteur Said collector directly attacks the base of an NPN transistor T 4 provided with a collector resistor
R 7 et dont l'émetteur est relié à la masse. R 7 and whose transmitter is connected to the ground.
Le collecteur de T 4 est relié à la base d'un The collector of T 4 is connected to the base of a
transistor NPN T 6 via un condensateur de découplage C 17. NPN transistor T 6 via a decoupling capacitor C 17.
La base de T 6 est en outre reliée au collecteur et à la base de T 3 via une résistance R 34 Une résistance R 36 est montée par ailleurs entre ladite base de T 6 et la ligne The base of T 6 is further connected to the collector and to the base of T 3 via a resistor R 34. A resistor R 36 is mounted elsewhere between said base of T 6 and the line
d'alimentation positive.positive power supply.
T 6 possède une résistance de collecteur R 1 O et une résistance R 9 et un condensateur C 6 d'émetteur Le collecteur de T 6 est relié directement à la base d'un transistor T 8 qui possède une résistance d'émetteur R 12 et une résistance de collecteur Rll Ledit collecteur est également relié aux deux entrées d'une porte NON-ET à T 6 has a collector resistor R 1 O and a resistor R 9 and an emitter capacitor C 6 The collector of T 6 is connected directly to the base of a transistor T 8 which has an emitter resistor R 12 and a collector resistor R11 Said collector is also connected to the two inputs of a NAND gate to
hystérésis notée Si.hysteresis noted Si.
Le circuit est alimenté par deux batteries en série Bl et B 2, de manière à délivrer une -tension continue de l'ordre par exemple de 5,5 volts Aux batteries sont associées une diode D 4 et un condensateur C 4 D 4 protège les circuits contre une éventuelle inversion de polarité; C 4 est un condensateur de The circuit is powered by two batteries in series B1 and B2, so as to deliver a DC voltage of the order for example of 5.5 volts The batteries are associated with a diode D 4 and a capacitor C 4 D 4 protects the circuits against a possible inversion of polarity; C 4 is a capacitor of
découplage d'alimentation.power decoupling.
- L'antenne-cadre LO-C 3 est conçue dans le présent exemple pour détecter un rayonnement radioélectrique dont la fréquence de porteuse est de l'ordre de 120 k Hz Pour limiter l'encombrement de la boucle LO et faciliter son implantation sur une carte au format carte de crédit ou analogue, on réalise par exemple un enroulement The LO-C 3 loop antenna is designed in the present example to detect a radio frequency radiation whose carrier frequency is of the order of 120 k Hz. To limit the size of the LO loop and to facilitate its implantation on a loop. card in credit card format or the like, for example a winding is made
rectangulaire de 100 spires avec un fil de 0,1 mm. rectangular of 100 turns with a 0.1 mm thread.
L'épaisseur de l'enroulement obtenu est de l'ordre de 3 à 3,5 mm, ce qui est compatible avec l'épaisseur que l'on The thickness of the winding obtained is of the order of 3 to 3.5 mm, which is compatible with the thickness that is
souhaite donner à la carte.wish to give to the card.
La valeur de C 3 est choisie en fonction de la The value of C 3 is chosen according to the
fréquence à recevoir et de la valeur de LO. frequency to be received and the value of LO.
Les deux diodes Dl et D 2 permettent de limiter la tension induite aux bornes du cadre pour éviter de saturer le montage situé en aval, dans le cas o la carte est amenée pour une raison ou pour une autre à très The two diodes D1 and D2 make it possible to limit the voltage induced at the terminals of the frame so as to avoid saturating the downstream mounting, in the case where the card is brought for one reason or another to very
grande proximité de l'antenne d'émission. close proximity to the transmitting antenna.
Dans le présent exemple, le codage des signaux In this example, the coding of the signals
numériques à transmettre à la carte est de type NRZ bi- to be transmitted to the card is of the NRZ type bi-
phase, c'est-à-dire qu'une porteuse, dans le présent exemple un signal sinusoïdal à 120 k Hz, est modulée en amplitude, en tout ou rien, par un signal modulant de forme d'onde carrée dont la fréquence peut prendre l'une parmi deux valeurs discrètes, par exemple soit 500 Hz, soit 1 k Hz, selon le niveau logique à transmettre Un avantage de ce choix réside en ce qu'un tel codage n'a ni phase, that is to say that a carrier, in the present example a sinusoidal signal at 120 kHz, is modulated in amplitude, in all or nothing, by a modulating signal of square waveform whose frequency can take one of two discrete values, for example either 500 Hz or 1 k Hz, depending on the logical level to be transmitted. An advantage of this choice lies in the fact that such a coding has neither
sens, ni composante continue.meaning, nor continuous component.
Le transistor Tl est le coeur de l'étage de démodulation du circuit Plus précisément, on utilise la non-linéarité de la jonction émetteur-base d'un tel transistor bipolaire pour introduire une distortion du signal de la porteuse et ainsi faire apparaître un signal à la fréquence du signal modulant Un filtrage sélectif approprié au sein-même de l'étage démodulateur permet de récupérer ce signal en éliminant la fréquence de la porteuse. 6 - T 3 a pour rôle d'effectuer une compensation en température des variations de la tension base-émetteur de Tl On évite ainsi que le point de polarisation de Tl, et donc le gain de l'étage, ne fluctuent lors des variations de température. Compte tenu des exigences en matière de consommation électrique, on choisit d'une façon générale des transistors ayant un gain en courant 13 élevé (de préférence 100 ou plus) pour des niveaux de courant The transistor T1 is the heart of the demodulation stage of the circuit. More precisely, the non-linearity of the emitter-base junction of such a bipolar transistor is used to introduce a distortion of the signal of the carrier and thus make a signal appear. at the frequency of the modulating signal Appropriate selective filtering within the demodulator stage makes it possible to recover this signal by eliminating the frequency of the carrier. 6 - T 3 has the role of performing a temperature compensation of the variations of the base-emitter voltage of T1. This avoids that the bias point of T1, and therefore the gain of the stage, do not fluctuate during the variations of temperature. In view of the power consumption requirements, transistors having a high current gain 13 (preferably 100 or more) for current levels are generally selected.
faibles de l'ordre du micro-ampère. weak of the order of the micro-ampere.
Les valeurs des résistances de polarisation Rl et R 4 sont choisies aussi élevées que possible pour minimiser le courant de pont De plus, R 5 étant fixée par calcul, on choisit R 3 assez élevée pour avoir une dynamique limitée, sans que ce ne soit désavantageux, The values of the polarization resistors R1 and R4 are chosen as high as possible to minimize the bridge current. Moreover, since R 5 is fixed by calculation, R 3 is chosen sufficiently high to have a limited dynamic, without this being disadvantageous. ,
mais en revanche un gain en tension élevé. but on the other hand a high voltage gain.
Les valeurs des résistances sont également choisies de manière à ce que l'étage articulé autour de Tl constitue un filtre dont la fréquence de coupure soit par exemple égale à quelques kilohertz, valeur compatible avec les signaux modulants à 500 Hz et 1 k Hz du signal reçu. Le gain de l'étage amplificateur situé en aval de Tl est choisi en fonction d'une part de l'amplitude des signaux délivrés par Tl, et d'autre part de l'excursion de tension nécessaire à sa sortie pour faire basculer la porte Sl Un gain de l'ordre de quelques centaines The values of the resistors are also chosen so that the stage articulated around T1 constitutes a filter whose cutoff frequency is for example equal to a few kilohertz, a value compatible with the modulating signals at 500 Hz and 1 k Hz of the signal. received. The gain of the amplifier stage located downstream from T1 is chosen as a function of the amplitude of the signals delivered by T1 and of the voltage swing necessary for its output to flip the gate. Sl A gain of the order of a few hundred
convient particulièrement bien.is particularly suitable.
L'étage monté en collecteur commun articulé autour de T 4 constitue un étage tampon nécessaire pour tenir compte de la très forte impédance de sortie de l'étage démodulateur, et en particulier éviter toute atténuation entre les deux étages R 7 est choisie de manière à avoir The stage mounted in common collector articulated around T 4 constitutes a buffer stage necessary to take account of the very high output impedance of the demodulator stage, and in particular to avoid any attenuation between the two stages R 7 is chosen so as to to have
un courant de collecteur de quelques fractions de micro- a collector current of a few fractions of micro-
ampère.ampere.
7 - Il est à noter qu'on ne prévoit pas pour cet étage intermédiaire une compensation en température, étant donné que cet étage de gain unitaire est très peu sensible aux variations du point de polarisation Le gain en espace ainsi obtenu peut s'avérer appréciable. L'étage d'amplification proprement dit est articulé autour de T 6, T 3 jouant comme pour l'étage 7 - It should be noted that this intermediate stage is not provided with temperature compensation, since this unit gain stage is very insensitive to changes in the polarization point. The gain in space thus obtained can be appreciable. . The amplification stage itself is articulated around T 6, T 3 playing as for the floor
démodulateur un rôle de compensation en température. demodulator a role of temperature compensation.
En variante, on peut prévoir deux transistors de compensation en température distincts pour les étages de As a variant, two separate temperature compensation transistors can be provided for the stages of
démodulation et d'amplification.demodulation and amplification.
R 36 et R 34 ont par exemple les mêmes valeurs que Ri et R 4 R 9 est choisie pour avoir un courant de collecteur de l'ordre de un à quelques micro-ampères R 1 O est choisie de manière à avoir un gain important tout en R 36 and R 34 have for example the same values as Ri and R 4 R 9 is chosen to have a collector current of the order of one to a few micro-amps R 1 O is chosen so as to have a significant gain while in
garantissant une dynamique suffisante. guaranteeing sufficient dynamics.
L'étage articulé autour de T 8 constitue un étage d'interface entre la sortie de T 6 et la porte NON-ET, T 8 étant monté en commutateur Les valeurs de R 11 et de Ri 2 sont choisies de telle sorte que, lorsque T 8 est saturé, la tension de sortie soit inférieure à la tension de The stage articulated around T 8 constitutes an interface stage between the output of T 6 and the NAND gate, T 8 being mounted as a switch. The values of R 11 and Ri 2 are chosen so that when T 8 is saturated, the output voltage is less than the voltage of
seuil bas de la porte, par exemple i volt. low threshold of the door, for example i volt.
La porte NON-ET Sl est destinée à mettre en forme les signaux issus de l'amplificateur De préférence, on choisit une porte de type CMOS pour une consommation électrique limitée L'hystérésis permet d'accroître The NAND gate Sl is intended to format the signals coming from the amplifier. Preferably, a CMOS type gate is chosen for a limited power consumption. The hysteresis makes it possible to increase
l'immunité au bruit du montage.the noise immunity of the assembly.
On a représenté sur la figure 3 l'allure des signaux respectivement à l'entrée du circuit (tension Vl), à la sortie de l'étage démodulateur (tension V 2) et FIG. 3 shows the appearance of the signals respectively at the input of the circuit (voltage Vl), at the output of the demodulator stage (voltage V 2) and
à la sortie de la porte Sl (tension V 3). at the exit of the door Sl (voltage V 3).
Un avantage essentiel de la présente invention est l'obtention d'une démodulation fiable et efficace avec une consommation en courant limitée En particulier, une caractéristique essentielle de l'invention, selon laquelle on effectue la démodulation et le filtrage des 8 - signaux en amont de toute amplification substantielle en tension, permet d'obtenir une consommation moyenne en courant extrêmement réduite Plus précisément, des essais ont permis de réaliser un circuit de réception selon la présente invention ayant une consommation en courant de l'ordre de 4 u A sous une tension d'alimentation de l'ordre de 5,5 volts En dimensionnant convenablement la ou les batteries, on peut ainsi laisser le circuit de réception alimenté en permanence, ce qui permet d'utiliser une partie initiale des messages reçus comme An essential advantage of the present invention is to obtain a reliable and efficient demodulation with a limited current consumption. In particular, an essential characteristic of the invention, according to which the 8-signals upstream are demodulated and filtered. any substantial amplification in voltage makes it possible to obtain an extremely low average current consumption. More specifically, tests have made it possible to produce a reception circuit according to the present invention having a current consumption of the order of 4 μA under a current. supply voltage of the order of 5.5 volts By properly dimensioning the battery or batteries, it is thus possible to leave the receiving circuit fed continuously, which makes it possible to use an initial part of the received messages as
signaux de réveil d'un circuit situé en aval. wake-up signals from a circuit located downstream.
Le circuit de réception de la présente invention peut être suivi par tout dispositif de décodage The receiving circuit of the present invention may be followed by any decoding device
approprié, incorporé par exemple à un microprocesseur. suitable, incorporated for example in a microprocessor.
Bien entendu, la présente invention n'est Of course, the present invention is not
nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci- in no way limited to the embodiment described below.
dessus et représentée sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification above and shown in the drawings, but those skilled in the art will be able to make any variant or modification
conforme à son esprit.in keeping with his spirit.
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