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 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 HEDDEBAUT 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 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 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 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 nécessaire de disposer d'un dispositif de transmission d'informations à haut débit.
Le document EP 529 581 divulgue un système de localisation par ondes électromagnétique hyperfréquence utilisant un guide d'onde permettant de connaître la position d'un mobile par injection dans le guide d'ondes d'une ou plusieurs fréquences comportant chacune un message de localisation particulier et en prélevant par filtrage au niveau de chaque balise le seul message destiné à la balise concernée. Un tel système présente l'avantage de permettre la localisation un mobile que celui-ci soit arrêté ou non sur une balise, mais présente toutefois l'inconvénient de ne pas permettre la transmission d'informations générées localement.
Un but de l'invention est donc un dispositif de transmission d'informations pour système à guide d'ondes 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 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 :
Le dispositif 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.
Conformément à l'invention, le procédé de transmission d'informations pour système à guide d'ondes rayonnant, guides d'ondes le long duquel se déplace un mobile, se caractérise en ce qu'il comporte les étapes principales consistant à :
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 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, 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 d'énergie continue.
Un autre 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'être susceptible d'indiquer le sens de marche du mobile sans ambiguïté.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 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:
Le système IAGO exploite la grande bande passante d'un guide d'ondes hyperfréquence fonctionnant en mode TE01 pour 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 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 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 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 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 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 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 rayonnant conforme au mode préféré de réalisation de l'invention.
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.
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 côté 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 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 dispositif de transmission de la figure 1 et son coupleur directif.
Dans le système IAGO, le guide d'ondes rayonnant fonctionne en mode TE01. Il n'existe dés lors pratiquement pas de champ électrique sur les côtés latéraux de ce guide 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 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 cavité résonante résonne en cavité selon un mode fondamental TE011. Dans un tel mode de réalisation de la cavité 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 TE011 est 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.
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 TE011.
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 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 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 continu appliqué à ses bornes et est susceptible de court-circuiter la fente résonante en demi-onde au rythme de la 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 sinusoïdal pur prélevé le long du guide d'ondes rayonnant.
Le coefficient de couplage existant entre le guide d'ondes rayonnant et la cavité 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 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 fréquence du signal sinusoïdal pur.
A titre d'ordre de grandeur, plusieurs mégabits par seconde peuvent être accessibles.
A titre d'exemple, le dispositif 8 générant le signal 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.
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 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 à la cavité résonante au moyen de deux boucles résonantes 9, 10A ou 10B.
A titre d'exemple, une première boucle résonante 9 du type série est associée à l'émission d'énergie et une seconde boucle résonante 10A, 10B du type parallèle est 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 permanence un peu d'énergie, par exemple d'une valeur inférieure au watt, à destination d'au moins une boucle réceptrice d'énergie 10A, 10B solidaire de la cavité résonante 1.
La boucle de réception d'énergie 10A, 10B télé-alimente le dispositif 8 générant le signal représentant 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 contrôlé et peut se propager par réflexion ou diffraction relativement loin de la cavité résonante, le signal représentant l'information à transmettre vers le véhicule ferroviaire ne sera généré que lorsque 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 distance entre émetteur et récepteur.
Conformément à un mode de réalisation possible, une première boucle de réception d'énergie 10A est disposée en amont de la cavité résonante 1 et fournie à l'approche ou lors de l'éloignement du véhicule ferroviaire une tension d'alimentation continue V1, une seconde boucle de réception d'énergie 10B 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 un signal de passage du véhicule ferroviaire au-dessus de la cavité résonante.
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 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 détection d'amplitude et a pour fonction de restituer l'information transmise.