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DISPOSITIF ET PROCEDE DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS POUR
SYSTEME A GUIDE D'ONDES RAYONNANT
La présente invention concerne les dispositifs et les
procédés de transmission d'informations, en général, et
porte, plus particulièrement, sur un dispositif et un
procédé de transmission d'informations pour système à guide
5 d'ondes rayonnant.
Le système IAGO, pour informatisation et
automatisation par guide d'ondes rayonnant, de la
demanderesse est par exemple décrit dans le document "THE
USE OR RADIATING WAVEGUIDES IN GUIDED TRANSPORTATION
SYSTEMS" de Marc HEDD~BAUT et Marion BERBINEAU numéro
spécial N 8, édité par l'Institut National de Recherche sur
les Transports et leur Sécurité.
Ce système est susceptible de localiser des mobiles
circulant le long du guide d'ondes rayonnant.
Cette localisation est basée sur l'utilisation de
fentes spécifiques de localisation.
Ces fentes de localisation sont complémentaires aux
fentes régulièrement disposées continûment le long du guide
d'ondes rayonnant et sont perpendiculaires à ces fentes
20 régulières.
Les fentes régulières permettent la transmission à
grand débit d'informations ainsi que la mesure de la vitesse
des mobiles.
L'information relative à la localisation des mobiles
25 n'est cependant accessible qu'au vol, c'est à dire lorsque
le mobile se déplace le long du guide d'ondes rayonnant.
Dans certaines applications, le mobile est en zone de
garage atelier ou en zone de stationnement ou en entrée de
station. Pour de telles applications, il est nécessaire de
30 disposer d'un dispositif de transmission d'informations
pouvant être lu lorsque le mobile est arrêté voire stationné
au-dessus de ce dispositif de transmission d'informations.
Pour des applications dans lesquelles le mobile se
déplace le long du guide d'ondes rayonnant, il est
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nécessaire de disposer d'un dispositif de transmission
d'informations à haut débit.
Un but de l'invention est donc un dispositif de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
5 rayonnant.
Un autre but de l'invention est un procédé de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant.
Conformément à l'invention, le dispositif de
10 transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant, guide d'ondes le long duquel se déplace un
mobile, est caractérisé en ce qu'il comporte:
- des moyens pour injecter une onde porteuse non
modulée dans ledit guide d'ondes rayonnant,
- des moyens de prélèvement ponctuel, le long dudit
guide d'ondes rayonnant, d'une partie de l'énergie de ladite
onde porteuse non modulée,
- des moyens de modulation pour appliquer à ladite
onde porteuse non modulée un signal de modulation local
20 représentant l'information destinée audit mobile, et
- des moyens pour rayonner, à destination dudit
mobile, ladite onde porteuse modulée.
Le dispositif de transmission d'informations pour
système à guide d'ondes rayonnant de l'invention satisfait
25 également à l'une quelconque des caractéristiques selon les
sous-revendications jointes.
Conformément à l'invention, le procédé de transmission
d'informations pour système à guide d'ondes rayonnant, guide
d'ondes le long duquel se déplace un mobile, se caractérise
30 en ce qu'il comporte les étapes principales consistant à:
- injecter une onde porteuse non modulée dans ledit
guide d'ondes rayonnant,
- prélever ponctuellement, le long dudit guide d'ondes
rayonnant, une partie de l'énergie de ladite onde porteuse
35 non modulée,
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- appliquer à ladite onde porteuse non modulée un
signal de modulation local représentant l'information
destinée audit mobile, et
- rayonner, à destination dudit mobile, ladite onde
5 porteuse modulée.
Le procédé de transmission d'informations pour système
à guide d'ondes rayonnant de l'invention satisfait également
à l'une quelconque des caractéristiques selon les sous-
revendications jointes.
Le dispositif de transmission d'informations pour
système à guide d'ondes rayonnant de l'invention peut être à
titre d'exemple entièrement réalisé à l'aide d'une section
droite de guide d'ondes rayonnant de courte longueur,
dimension voisine de la longueur d'onde dans l'air des
signaux propagés dans le guide d'ondes rayonnant.
Une telle technologie a été employée pour la
réalisation de la maquette élaborée originellement dans les
laboratoires de l'Institut National de Recherche sur les
Transports et leur Sécurité.
Un avantage du dispositif et du procédé de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant de l'invention est de ne prélever qu'une énergie
très réduite, environ 0,02 dB, sur le guide d'ondes
rayonnant et donc de pouvoir disposer de dispositifs de
25 transmission aussi fréquemment que l'exploitation des
mobiles le long du guide d'ondes rayonnant le nécessite.
Un autre avantage du dispositif et du procédé de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant de l'invention est de réaliser un ensemble simple,
30 autonome et muni d'un minimum de composants et de
connexions.
Un autre avantage du dispositif et du procédé de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant de l'invention est de ne pas nécessiter de source
35 d'énergie continue.
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Un ~utre avantage du dispositif et du procédé de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant de l'invention est d'être susceptible de fournir
un signal impulsionnel de localisation précis.
Un autre avantage du dispositif et du procédé de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant de l'invention est d'etre susceptible d'indiquer
le sens de marche du mobile sans ambiguïté.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de
l'invention apparaltront à la lecture de la description du
mode de réalisation préféré du dispositif et du procédé de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant, description faite en liaison avec les dessins
dans lesquels:
- la figure 1 est une vue générale du dispositif de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant conforme au mode préféré de réalisation de
l'invention,
- la figure 2 représente le guide d'ondes rayonnant et
20 son coupleur directif du dispositif de transmission de la
figure 1,
- la figure 3A représente la cavité résonante du
dispositif de transmission de la figure 1,
- la figure 3B représente la face supérieure de la
25 cavité résonante et son dispositif de modulation,
- la figure 3C représente la cavité résonante et son
dispositif générant le signal représentant l'information à
transmettre,
- la figure 4 est une vue générale du dispositif de
30 transmission d'informations et de son dispositif de télé-
alimentation,
- la figure 5 représente un mode de réalisation du
dispositif de réception de l'onde porteuse modulée disposé
sur le mobile.
Le système IAG0 exploite la grande bande passante d'un
guide d'ondes hyperfréquence fonctionnant en mode TEo1 pour
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.
autoriser notamment la transmission d'informations à grand
débit entre sol et mobiles.
Cette bande passante importante permet en outre de
transmettre dans le guide d'ondes rayonnant une onde
5 porteuse supplémentaire non modulée.
Une telle onde porteuse non modulée est émise à bas
niveau et est propagée tout le long du guide d'ondes
rayonnant.
Cette onde porteuse non modulée subit peu
10 d'atténuation et est amplifiée au moyen des mêmes répéteurs
en ligne que ceux exploités pour régénérer les autres
signaux transmis dans le guide d'ondes rayonnant.
L'onde porteuse non modulée est donc présente sur
toute la longueur du guide d'ondes rayonnant essentiellement
15 à l'intérieur du guide.
Cette onde porteuse non modulée n'est pas discernable
depuis le mobile et ne porte pas non plus à l'origine
d'informations ou de signature identifiable.
Conformément à l'invention, le dispositif et le
20 procédé de transmission d'informations pour système à guide
d'ondes rayonnant, par exemple le système IAGO, sont tels
qu'ils consistent à prélever le long du guide d'ondes
rayonnant et en des endroits stratégiques pour
l'exploitation des mobiles une partie de l'énergie se
25 propageant dans le guide d'ondes de manière indiscernable
dans le bilan énergétique global.
L'énergie prélevée est rayonnée à destination du
mobile.
Lors de cette étape, on applique sur l'onde porteuse
30 non modulée un signal de modulation local, signal que l'on
souhaite délivrer au mobile circulant le long du guide
d'ondes.
La figure 1 est une vue générale du dispositif de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
35 rayonnant conforme au mode préféré de réalisation de
l'invention.
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Dans le mode préféré de réalisation du dispositif de
transmission d'informations pour système à guide d'ondes
rayonnant de l'invention, le mobile (non représenté) est un
véhicule ferroviaire.
S Il est clair que dans d'autres domaines d'application,
les mobiles peuvent être des chariots ou tout autres moyens
mobiles.
Comme représenté à la figure 1, une cavité résonante 1
est disposée sur un côte du guide d'ondes rayonnant 2.
Le guide d'ondes rayonnant 2 et la cavité résonante 1
comportent chacun, sur leurs côtés se faisant face, un
coupleur directif, respectivement 3 et 4.
Les coupleurs directifs sont constitués, par exemple,
de deux ouvertures circulaires de tailles importantes par
15 rapport à la période de l'onde porteuse non modulée.
La figure 2 représente le guide d'ondes rayonnant du
dispositif de transmission de la figure 1 et son coupleur
directif.
La figure 3A représente la cavité résonante du
20 dispositif de transmission de la figure 1 et son coupleur
directif.
Dans le système IAGO, le guide d'ondes rayonnant
fonctionne en mode TEo1. Il n'existe dés lors pratiquement
pas de champ électrique sur les côtés latéraux de ce guide
25 d'ondes rayonnant.
La taille des ouvertures doit donc être grande pour
autoriser le niveau de couplage requis; de ce fait, cette
dimension devient mécaniquement peu critique.
Une telle réalisation permet d'obtenir de manière
30 répétée des coefficients de couplage de l'ordre de -40 dB
par rapport au niveau de puissance transmis dans le guide
d'ondes rayonnant.
La longueur de la cavité résonante 1 est la plus
réduite possible de manière que le volume intérieur de cette
35 cavité résonante résonne en cavité selon un mode fondamental
TEo11. Dans un tel mode de réalisation de la cavité
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résonante, toute directivité est supprimée et le coefficient
de couplage reste identique que le guide d'ondes rayonnant
soit alimenté en amont ou en aval.
La cavité résonante en mode fondamental TEo11 est
5 court-circuitée à ses extrémités et comporte une fente
résonante en demi-onde 5.
La fente résonante en demi-onde est réalisée sur la
grande face extérieure de la cavité résonante tournée vers
le véhicule ferroviaire.
lo La fente résonante en demi-onde est orientée
perpendiculairement aux fentes 6 du guide d'ondes rayonnant.
Cette fente résonante en demi-onde rayonne l'énergie
couplée depuis le guide d'ondes rayonnant vers la cavité
résonante en mode TEo11.
Le rayonnement de la fente résonante en demi-onde
s'effectue en polarisation linéaire perpendiculaire aux
fentes régulières du guide d'ondes rayonnant.
Ces fentes régulières sont dites fentes de
transmission et de mesure de vitesse du guide d'ondes.
Ce rayonnement autorise ainsi un découplage de l'ordre
de 15 dB par rapport aux signaux transmis par les fentes de
transmission et de mesure de vitesse du guide d'ondes.
L'onde porteuse se propageant dans le guide d'ondes,
qui est un signal sinusoïdal pur, est couplée localement
25 vers le véhicule ferroviaire au moyen de la cavité résonante
et de sa fente résonante en demi-onde.
Ce signal sinusoïdal est modulé localement.
Pour ce faire, un dispositif de modulation, par
exemple une diode du type Schottky, est disposé entre les
30 bords de la fente résonante en demi-onde en un point de
haute impédance à la fréquence voulue.
La figure 3B représente la cavité résonante et son
dispositif de modulation.
Cette diode est polarisée au moyen d'un courant
35 continu appliqué à ses bornes et est susceptible de court-
circuiter la fente résonante en demi-onde au rythme de la
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polarisation, la fente présentant en ce point et pour la
fréquence de travail considérée un point de haute impédance.
On produit ainsi une modulation en amplitude du signal
sinuso~dal pur prélevé le long du guide d'ondes rayonnant.
Le coefficient de couplage existant entre le guide
d'ondes rayonnant et la cavit~ résonante étant de l'ordre de
-40 dB, la désadaptation liée à ce court-circuit au rythme
de la modulation n'est pas décelable dans le guide d'ondes
rayonnant.
De même, si l'on considère un niveau de fréquence de
puissance hyperfréquence dans le guide d'ondes rayonnant, le
signal modulé n'est réinjecté au mieux qu'à -80 dB sous ce
niveau de référence vers le guide d'ondes rayonnant, soit -
40 dB dans le sens guide d'ondes rayonnant vers cavité
15 résonante et -40 dB dans le sens cavité résonante vers guide
d'ondes rayonnant.
Le signal modulé produit dans la cavité résonante
n'est donc ni transmis le long du guide d'ondes rayonnant,
ni répercuté en amont ou en aval de la cavité résonante.
Un dispositif 8 génère le signal représentant
l'information à transmettre vers le véhicule ferroviaire.
Ce signal représentant l'information à transmettre est
par exemple un signal composé d'une suite binaire.
Le débit binaire possible est important et n'est
limité que par les temps de commutation de la diode Schottky
et la ~réquence du signal sinusoidal pur.
A titre d'ordre de grandeur, plusieurs mégabits par
seconde peuvent être accessibles.
A titre d'exemple, le dispositif 8 générant le signal
30 représentant l'information à transmettre peut comporter un
dispositif du type picocontrôleur mémorisant sur une mémoire
du type EEPROM une trame et générant cette trame de manière
répétitive à destination de la diode Schottky dés lors
qu'une énergie lui est fournie.
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g
D'autres dispositifs appropriés susceptibles de
polariser la diode Schottky au rythme de l'information à
transmettre peuvent être utilisés.
L'énergie présente dans la cavité résonante étant très
faible, de l'ordre de 40 dB sous le niveau de puissance
présent dans le guide d'ondes rayonnant, il est possible de
disposer judicieusement le dispositif 8 générant le signal
représentant l'information à transmettre à l'intérieur de la
cavité résonante sans perturber notablement ni le
fonctionnement de ce circuit électronique, ni la résonance
en mode fondamental de la cavité résonante.
La figure 3c représente la cavité résonante et son
dispositif générant le signal représentant l'information à
transmettre.
L'alimentation de ce dispositif 8 générant le signal
représentant l'information à transmettre, par exemple au
moyen d'une source de tension 5V sous quelques milliampères,
peut avantageusement être fournie par télé-alimentation au
moyen d'un signal basse fréquence fonctionnant à quelques
20 centaines de kilo hertz voire à quelques méga hertz.
La figure 4 est une vue générale du dispositif de
transmission d'informations et de son dispositif de télé-
alimentation.
Ce signal basse fréquence est couplé magnétiquement
25 la cavité résonante au moyen de deux boucles résonantes 9,
lOA ou lOB.
A titre d'exemple, une première boucle résonante 9 du
type série est associée à l'émission d'énergie et une
seconde boucle résonante loA, loB du type parallèle est
30 associée à la réception d'énergie, émission et réception
d'énergie étant effectuées à la fréquence de télé-
alimentation.
La boucle d'émission d'énergie 9 est solidaire du
véhicule ferroviaire (non représenté) et génère en
35 permanence un peu d'énergie, par exemple d'une valeur
inférieure au watt, à destination d'au moins une boucle
~1971 ID
réceptrice d'énergie lOA, lOB solidaire de la cavité
résonante 1.
La boucle de réception d'énergie lOA, lOB télé-
alimente le dispositif 8 générant le signal représentant
S l'information à transmettre au passage du véhicule
ferroviaire.
Dés lors et malgré le fait que le rayonnement
hyperfréquence issu de la boucle d'émission d'énergie 9 est
mal controlé et peut se propager par réflexion ou
10 diffraction relativement loin de la cavité résonante, le
signal représentant l'information à transmettre vers le
véhicule ferroviaire ne sera généré que lors~ue le
dispositif 8 générant le signal représentant l'information à
transmettre sera alimenté par télé-alimentation.
La protection contre la diaphonie est obtenue du fait
que le rayonnement hyperfréquence issu de la boucle
d'émission d'énergie 9 est un signal de basse fréquence dont
l'amplitude décroît conformément aux lois de la
magnétostatique c'est à dire en raison inverse du cube de la
20 distance entre émetteur et récepteur.
Conformément à un mode de réalisation possible, une
première boucle de réception d'énergie lOA est disposée en
amont de la cavité résonante 1 et fournie à l'approche ou
lors de l'éloignement du véhicule ferroviaire une tension
25 d'alimentation continue Vl, une seconde boucle de réception
d'énergie lOB est disposée en aval de la cavité résonante 1
et fournie lors de l'éloignement ou à l'approche du véhicule
ferroviaire une tension d'alimentation continue V2.
Le dispositif 8 générant le signal représentant
l'information à transmettre peut ainsi être télé-alimenté
continûment lors du passage du véhicule ferroviaire de
l'amont à l'aval de la cavité résonante ou inversement.
La transition de la tension continue V1 à la tension
continue V2 ou inversement peut être utilisée pour fournir
35 un signal de passage du véhicule ferroviaire au-dessus de la
cavité résonante.
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La transition de la tension continue V1 à la tension
continue V2 peut également être utilisée pour fournir un
signal indiquant le sens de passage amont vers aval du
véhicule ferroviaire.
La transition de la tension continue V2 à la tension
continue V1 peut également être utilisée pour fournir un
signal indiquant le sens de passage aval vers amont du
véhicule ferroviaire.
La figure 5 représente un mode de réalisation du
10 dispositif de réception de l'onde porteuse modulée disposé
sur le mobile.
Ce dispositif de réception 11 est constitué d'une
antenne 12 connectée à une chaîne 13 d'amplification, de
filtrage à la fréquence du signal sinusoïdal pur et de
15 détection d'amplitude et a pour fonction de restituer
l'information transmise.
