EP2299337A1 - Récepteur de signaux radiosynchrones pour le réglage d'une base de temps, et procédé de mise en action du récepteur - Google Patents

Récepteur de signaux radiosynchrones pour le réglage d'une base de temps, et procédé de mise en action du récepteur Download PDF

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EP2299337A1
EP2299337A1 EP09170980A EP09170980A EP2299337A1 EP 2299337 A1 EP2299337 A1 EP 2299337A1 EP 09170980 A EP09170980 A EP 09170980A EP 09170980 A EP09170980 A EP 09170980A EP 2299337 A1 EP2299337 A1 EP 2299337A1
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EP
European Patent Office
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frequency
signals
antenna
receiver
oscillator
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EP09170980A
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German (de)
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EP2299337B1 (fr
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Arnaud Casagrande
Carlos Velasquez
Emil Zellweger
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Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R20/00—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal
    • G04R20/08—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal the radio signal being broadcast from a long-wave call sign, e.g. DCF77, JJY40, JJY60, MSF60 or WWVB
    • G04R20/10—Tuning or receiving; Circuits therefor

Definitions

  • the invention relates to a radio-synchronous signal receiver for adjusting a time base, in particular for a timepiece, such as a watch.
  • the receiver comprises a radio-synchronous signal receiving antenna, at least one low-noise amplifier for amplifying and filtering the signals picked up by the antenna, a frequency converting unit for frequency conversion of the filtered and amplified picked-up signals and a unity of processing receiving data signals from the conversion unit for setting the time base.
  • the invention also relates to a method for activating the radio-synchronous signal receiver for setting a time base of a timepiece.
  • a multifrequency receiver of the VLF type is generally clocked on the basis of a watch quartz. It is the same for adjusting the resonant frequency of the receiver antenna, which must be capable of capturing radio-synchronous signals.
  • the antenna may be composed of a ferrite core around which is wound a wire to be able to capture such radio-synchronous signals.
  • a standard radio-synchronous signal receiver which is incorporated in a watch, is usually a direct receiver for receiving signals, which may have a frequency of around 77 kHz. Advantages are the simplicity and low consumption of such a receiver. However, the frequency of the radio-synchronous signals to be picked up may be different from the aforementioned frequency. Therefore, at each frequency of the radio-synchronous signals which it is desired to receive, the receiver must comprise an individual filter in the form of a specific quartz, which is outside the main integrated circuit of the receiver. This is a disadvantage of such a standard receiver.
  • the antenna frequency of this standard receiver should also be tuned to the receive frequency. This is done by external capacitors, which are normally selected in the manufacturing steps as a function of the frequency of the radio-synchronous signals that can be picked up. The tuning of the reception frequency by these external capacitors is also performed when the receiver is switched on with a tolerance compensation and these can be switched according to the application in which the receiver is used. All these steps of adaptation with external components are long and expensive, which constitutes another disadvantage of such a standard receiver.
  • the receiver notably comprises an antenna, means for adapting the reception frequency in connection with the antenna, means for receiving signals picked up by the antenna, processing means connected to a memory, and receiving a time code signal from the receiving means for setting the time.
  • the means for adapting the resonance frequency for receiving radio-synchronous signals mainly consist of a network of diodes with variable capacitance. These variable capacitance diodes may be selectively placed in parallel with the coil antenna by a control signal provided by the processing means.
  • the control signal is a function of a capacitive value stored in the memory to enable selection of the number of capacitive diodes to be placed in parallel with the antenna according to the frequency of the radio-synchronous signals to be sensed. Only a certain number of capacitive values are stored to adapt the reception frequency to the level of the antenna. This is a disadvantage because the resonance frequency at the antenna is not precisely determined to receive radio frequency signals at a predetermined frequency under better conditions.
  • the receiving means includes a variable gain amplifier for amplifying the radio-synchronous signals, a filter for filtering the amplified signals, and a detection circuit receiving the filtered signals to provide a time code signal to the processing means.
  • the filter comprises a plurality of crystals that can be individually selected according to the frequency of the captured radio-synchronous signals.
  • the detection circuit also controls the gain of the amplifier.
  • a switch is provided as input to switch two ferrite core antennas.
  • the input stage also comprises, following the antenna, an amplifier, a 77.5 kHz quartz filter, a mixer for mixing the signals picked up by the antenna with the signals, which are at a frequency of order of 77.283 kHz, provided by a quartz oscillator.
  • a band-pass filter is provided at the output of the mixer followed by a shaping unit to provide a time-correction signal to a microcontroller connected to a clock quartz (32.768 kHz).
  • a disadvantage of this receiver circuit is that it also comprises several antennas selectable input. In addition, nothing is provided to adapt the receiver circuit according to the frequency of the radio-synchronous signals to be picked up.
  • the object of the invention is therefore to provide a radiosynchronous signal receiver of simple design and capable of being adapted automatically to receive the radio-synchronous signals at different frequencies with a single local oscillator stage while overcoming the aforementioned drawbacks of the state of the art.
  • the invention relates to a radio-synchronous signal receiver, which comprises the features mentioned in independent claim 1.
  • An advantage of such a radio-synchronous signal receiver according to the invention lies in the fact that it can be easily configured to receive signals at various carrier frequencies. To do this, it is operated on the one hand an adjustment of the frequency of the oscillating signals provided by the local oscillator stage based on the frequency of the captured radio-synchronous signals. In this way, the frequency of the intermediate signals at the output of the mixer, which mixes the radio-synchronous signals with the oscillating signals supplied by the oscillator stage, lies in the frequency band of the band-pass filter which follows the mixer. Once the intermediate signals are filtered and amplified to a sufficient amplitude level in the bandpass filter, demodulation of the intermediate signals is performed in a demodulator to provide data signals to a processing unit. These data signals make it possible to correct the time base of the timepiece.
  • the local oscillator stage is a frequency synthesizer in particular provided with a single clock quartz oscillator to provide a reference signal in the phase-locked loop, and equipped with a voltage-controlled oscillator to provide the oscillating signals. at a fixed frequency.
  • the precise resonant frequency at the antenna can be configured by producing an oscillator of the LC type with the antenna.
  • a switchable capacitor network is placed in parallel with the antenna. The network is controlled by a configuration word provided by a logic circuit so as to place a set of selected capacitors in parallel with the antenna to adapt the resonant frequency to the frequency of the radio-synchronous signals to be sensed.
  • the invention also relates to a method for activating the radio-synchronous signal receiver, which comprises the characteristics of the independent claim 12.
  • the radio-synchronous signal receiver may preferably be a superheterodyne receiver capable of receiving radio-synchronous signals at different frequencies to adjust the time base.
  • the setting of said time base can be mainly provided to precisely adjust the time of a watch in any place and taking into account the time zones without limiting the scope only to such a timepiece.
  • the figure 1 is a simplified representation of the various components of the multifrequency superheterodyne receiver 1 capable of receiving radio-synchronous signals.
  • the receiver 1 comprises an antenna 2 for receiving radio-synchronous signals S R , at least one low-noise amplifier LNA 3 for amplifying and filtering the signals picked up by the antenna, a frequency conversion unit 7 for converting the signals picked up to frequency. filtered and amplified low noise amplifier, and a processing unit 8 receiving data signals data_out of the conversion unit.
  • These data signals which may be a few bits / sec or also 1 bit / sec, allow adjustment of the time base via the processing unit, in particular to adjust the time of a watch in which receiver is placed.
  • the frequency conversion unit 7 comprises a local oscillator stage 10 for providing frequency-determined oscillating signals Sm, at least one mixing block 4 for mixing the filtered and amplified captured signals with the oscillating signals supplied by the local oscillator stage so as to producing IF intermediate signals, a bandpass filter 5 for filtering the intermediate signals and a demodulator 6 for demodulating time data of the filtered intermediate signals to provide the data signals to the processing unit.
  • the frequency of the intermediate signals supplied by the mixer unit 4 is equal to the difference between the frequency of the oscillating signals and a carrier frequency of the captured radio-synchronous signals.
  • the local oscillator stage 10 is provided to be automatically configured by a control signal Cm provided by the unit. treatment.
  • the frequency of the oscillating signals Sm of the local oscillator stage is adapted on the basis of the frequency of the radio-synchronous signals picked up in such a way that the frequency of the IF intermediate signals at the output of the mixer unit 4 is in the frequency band of the pass filter. -bandaged.
  • the frequency of the radio-synchronous signals S R picked up by the antenna 2 of the receiver 1 can be, for example, between 66 and 80 kHz, preferably at 77 kHz.
  • the oscillating signals can be adapted to a frequency of the order of 67 kHz or 87 kHz to produce IF intermediate signals at a frequency of the order of 10 kHz, which in this case is the center frequency of the bandpass filter with a bandwidth that can be of the order of 2 kHz or less.
  • the bandpass filter 5 which is preferably a narrowband active filter, can be centered at a frequency of a few kHz lower for example at 10 kHz above.
  • the frequency of the oscillating signals must of course be adapted so that, after mixing in the mixer unit 4, the intermediate signals are at a frequency close to the central frequency of the bandpass filter in order to perform a good demodulation of the data. time.
  • the demodulator 6 may also include a signal strength indicator of the intermediate signals of the RSSI type.
  • This indicator is capable of providing, in particular, an indication of the amplitude level of the signals filtered by the bandpass filter at the processing unit 8.
  • the processing unit which comprises configuration software, can adapt in several successive steps the frequency of the oscillating signals Sm supplied by the local oscillator stage 10 by means of the control signal Cm. This adaptation of the frequency of the oscillating signals by frequency step is carried out until the amplitude of the intermediate signals detected by the indicator is at a level sufficient to be able to demodulate the time data by the demodulator 6.
  • the local oscillator stage 10 which is adapted by the control signal Cm of the processing unit 8, may comprise a reference oscillator 11 provided with a single clock quartz 12.
  • This reference oscillator 11 traditionally provides signal signals. REF reference at a frequency of the order of 32.768 kHz.
  • the local oscillator stage is a frequency synthesizer.
  • This frequency synthesizer thus comprises the clock quartz reference oscillator 11 for supplying the reference signal ref to a phase and frequency detector 13 in a phase-locked loop.
  • This frequency synthesizer further comprises a voltage controlled oscillator VCO 15, which receives signals filtered by a low-pass filter 14 from the phase and frequency detector, to provide the oscillating signals Sm, and a multi-mode divider 16 for divide the frequency of the oscillating signals and provide divided signals to the phase and frequency detector.
  • VCO voltage controlled oscillator
  • the multi-mode divider 16 of the phase lock loop of the frequency synthesizer is controlled by the control signal Cm of the processing unit to divide the frequency of the oscillating signals Sm by a factor modified in time.
  • the frequency of the oscillating signals of the voltage-controlled oscillator 15 is adapted in time until the frequency of the intermediate signals IF is in the frequency band of the band-pass filter 5.
  • a sigma-delta type modulator well known to provide a control signal Cm having a succession of modes equal to 0 or 1 to define a modified division factor of the multi-mode divider.
  • the processing unit 8 may also comprise a processor for processing the data and commands, an analog-digital converter, and at least one memory for storing certain calibration frequencies in digital form and the configuration software.
  • the receiver 1 comprises a switchable capacitor network 21 placed in parallel with the antenna 2 to adapt the resonance frequency at the antenna as a function of the frequency of the captured radio-synchronous signals.
  • the antenna 2 is usually defined by a paralleling of an inductance L, a capacitor C and a resistor R.
  • the switchable capacitor network 21, placed in parallel with the antenna is conventionally composed of several capacitors C 1 , C 2 to C n , the capacitive value of each capacitor of the network can be weighted by power of 2.
  • a switch such as a MOS transistor, is arranged in series with each corresponding capacitor C 1 , C 2 to C n .
  • the switches are controlled by an n-bit configuration word Cc, which is provided by a logic circuit 20.
  • the configuration word Cc is applied respectively to the gates of these transistors MOS, which is well known.
  • This logic circuit is also controlled by a frequency selection word Sel supplied by the processing unit 8 once the frequency of the oscillating signals has been adapted in the conversion unit 7.
  • the receiver 1 comprises an excitation system 22, which is connected to a terminal of the antenna 2 and the switchable capacitor network 21.
  • the excitation system is controlled by a start-up signal Co supplied by the logic circuit 20.
  • this excitation system behaves like a negative resistor -R to make an oscillator LC type with antenna 2.
  • the oscillation frequency f m of the oscillator LC is measured by the logic circuit following the amplifier LNA 3.
  • the logic circuit is clocked by a signal ref reference of a reference oscillator 11 quartz 12, which is none other than the crystal oscillator of the conversion unit 7.
  • the circuit logic counts a number of pulses of the LC oscillator, as well as a number of pulses of the reference oscillator. The ratio between the number of pulses of the LC oscillator and the number of pulses of the reference oscillator allows the logic circuit to determine the oscillation frequency of the LC oscillator.
  • a comparison can be made in the logic circuit with the frequency selection word Sel provided by the processing unit so as to establish a configuration word Cc which takes into account the resonance frequency relative to the frequency of the radio-synchronous signals to be picked up. .
  • This well-established configuration word is transmitted to the capacitor network switchable 21 to place a set of selected capacitors in parallel with the antenna.
  • the excitation system can be disconnected to allow reception of radio-synchronous signals.
  • the receiver can be integrated in a single integrated circuit.
  • This integrated circuit can be realized in a CMOS technology at 0.18 microns for example.
  • the local oscillator stage may be an oscillator of the RC type or the like. It may also be provided to adapt the bandwidth of the bandpass filter or its center frequency.

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Abstract

Le récepteur (1) est prévu pour recevoir des signaux radiosynchrones pour le réglage d'une base de temps d'une pièce d'horlogerie. Le récepteur comprend une antenne (2) de réception de signaux radiosynchrones, un amplificateur à faible bruit (3) relié à l'antenne, une unité de conversion de fréquence (7) pour convertir en fréquence les signaux captés filtrés et amplifiés de l'amplificateur, et une unité de traitement (8) recevant des signaux de données (data_out) de l'unité de conversion pour le réglage de la base de temps. L'unité de conversion comprend un étage oscillateur local (10) à quartz (12) pour fournir des signaux oscillants (Sm) à fréquence déterminée, un bloc mélangeur (4) pour mélanger les signaux captés avec les signaux oscillants de l'étage oscillateur pour produire des signaux intermédiaires (IF), un filtre passe-bande (5) pour filtrer les signaux intermédiaires (IF), et un démodulateur (6) recevant les signaux intermédiaires filtrés et fournissant les signaux de données. L'étage oscillateur local est configuré automatiquement par un signal de commande (Cm) de l'unité de traitement pour adapter la fréquence des signaux oscillants (Sm) en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones captés pour que la fréquence des signaux intermédiaires (IF) se trouvent dans la bande de fréquence du filtre passe-bande.

Description

  • L'invention concerne un récepteur de signaux radiosynchrones pour le réglage d'une base de temps notamment pour une pièce d'horlogerie, telle qu'une montre. Le récepteur comprend une antenne de réception de signaux radiosynchrones, au moins un amplificateur à faible bruit pour amplifier et filtrer les signaux captés par l'antenne, une unité de conversion de fréquence pour convertir en fréquence les signaux captés filtrés et amplifiés et une unité de traitement recevant des signaux de données de l'unité de conversion pour le réglage de la base de temps.
  • L'invention concerne également un procédé de mise en action du récepteur de signaux radiosynchrones pour le réglage d'une base de temps d'une pièce d'horlogerie.
  • De manière à réaliser une opération de réglage automatique d'une base de temps notamment d'une pièce d'horlogerie, telle qu'une montre, un récepteur multifréquence du type VLF est cadencé généralement sur la base d'un quartz horloger. II en est de même pour le réglage de la fréquence de résonance de l'antenne du récepteur, qui doit être capable de capter des signaux radiosynchrones. L'antenne peut être composée d'un noyau de ferrite autour duquel est enroulé un fil métallique pour pouvoir capter de tels signaux radiosynchrones.
  • Un récepteur standard de signaux radiosynchrones, qui est incorporé dans une montre, est habituellement un récepteur direct pour capter des signaux, qui peuvent avoir une fréquence voisine de 77 kHz. Les avantages sont la simplicité et la faible consommation d'un tel récepteur. Cependant la fréquence des signaux radiosynchrones à capter peut être différente de la fréquence susmentionnée. De ce fait à chaque fréquence des signaux radiosynchrones, qu'il est souhaité recevoir, le récepteur doit comprendre un filtre individuel sous la forme d'un quartz spécifique, qui est en dehors du circuit intégré principal du récepteur. Cela constitue un inconvénient d'un tel récepteur standard.
  • La fréquence de l'antenne de ce récepteur standard doit être également accordée à la fréquence de réception. Cette opération est assurée par des condensateurs externes, qui sont normalement sélectionnés dans les étapes de fabrication en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones susceptibles d'être captés. L'accord de la fréquence de réception par ces condensateurs externes est également effectué lors de la mise en marche du récepteur avec une compensation des tolérances et ceux-ci peuvent être commutés selon l'application dans laquelle le récepteur est utilisé. Toutes ces étapes d'adaptation avec des composants externes sont longues et onéreuses, ce qui constitue un autre inconvénient d'un tel récepteur standard.
  • Comme autre récepteur de l'état de la technique, on peut citer la demande de brevet EP 1 666 995 A2 , qui décrit une montre munie d'un récepteur de signaux radiosynchrones pour le réglage de l'heure de la montre. Pour ce faire, le récepteur comprend notamment une antenne, des moyens d'adaptation de la fréquence de réception en liaison avec l'antenne, des moyens de réception des signaux captés par l'antenne, des moyens de traitement reliés à une mémoire, et qui reçoivent un signal d'un code temporel des moyens de réception pour le réglage de l'heure.
  • Les moyens d'adaptation de la fréquence de résonance pour la réception de signaux radiosynchrones sont principalement constitués par un réseau de diodes à capacité variable. Ces diodes à capacité variable peuvent être placées sélectivement en parallèle de l'antenne sous forme de bobine par un signal de commande fourni par les moyens de traitement. Le signal de commande est fonction d'une valeur capacitive mémorisée dans la mémoire afin de permettre de sélectionner le nombre de diodes capacitives à placer en parallèle avec l'antenne en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones à capter. Uniquement un certain nombre de valeurs capacitives sont mémorisées pour adapter la fréquence de réception au niveau de l'antenne. Ceci constitue un inconvénient, car la fréquence de résonance au niveau de l'antenne n'est pas précisément déterminée pour recevoir dans de meilleures conditions des signaux radiosynchrones à fréquence déterminée.
  • Les moyens de réception comprennent un amplificateur à gain variable pour amplifier les signaux radiosynchrones, un filtre pour filtrer les signaux amplifiés, et un circuit de détection recevant les signaux filtrés pour fournir un signal d'un code temporel aux moyens de traitement. Le filtre comprend plusieurs quartz qui peuvent être individuellement sélectionnés en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones captés. Le circuit de détection commande également le gain de l'amplificateur. Un inconvénient des moyens de réception est qu'il est nécessaire de le munir de plusieurs quartz pour le filtre afin d'opérer un bon filtrage en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones captés, ce qui rend le récepteur onéreux.
  • On peut citer également la demande de brevet WO 2006/054576 , qui décrit un récepteur de signaux radio VHF. Ce récepteur est agencé de manière très flexible pour le montage de différentes antennes de réception. Pour ce faire, il est prévu en entrée deux interrupteurs commandés par une logique de commande, qui sont prévus pour relier l'une ou l'autre des antennes de réception. Un réseau à capacités commutées est également placé en parallèle à l'une ou l'autre des antennes pour être utilisé à l'adaptation de la fréquence de résonance de l'antenne sélectionnée. Un inconvénient de ce récepteur est qu'il utilise plusieurs antennes pour la réception de signaux radiosynchrones. Un autre inconvénient est qu'une adaptation de la fréquence de résonance de l'antenne sélectionnée est commandée sur la base d'une valeur capacitive mémorisée ce qui ne permet pas de précisément adapter automatiquement cette fréquence de résonance en fonction de la fréquence des signaux captés.
  • Dans le document de brevet DE 35 40 380 , un circuit récepteur superhétérodyne est décrit. Un interrupteur est prévu en entrée pour commuter deux antennes à noyau de ferrite. L'étage d'entrée comprend également à la suite de l'antenne, un amplificateur, un filtre à quartz à 77.5 kHz, un mélangeur pour mélanger les signaux captés par l'antenne avec les signaux, qui sont à une fréquence de l'ordre de 77.283 kHz, fournis par un oscillateur à quartz. Un filtre passe-bande est prévu en sortie du mélangeur suivi par une unité de mise en forme pour fournir à un microcontrôleur relié à un quartz horloger (32.768 kHz) des signaux de correction de l'heure. Un inconvénient de ce circuit récepteur est qu'il comprend également plusieurs antennes sélectionnables en entrée. De plus, rien n'est prévu pour adapter le circuit récepteur en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones à capter.
  • L'invention a donc pour but de fournir un récepteur de signaux radiosynchrones de conception simple et capable d'être adapté de manière automatique pour la réception des signaux radiosynchrones à différentes fréquences avec un unique étage oscillateur local tout en palliant les inconvénients susmentionnés de l'état de la technique.
  • A cet effet, l'invention concerne un récepteur de signaux radiosynchrones, qui comprend les caractéristiques mentionnées dans la revendication indépendante 1.
  • Des formes d'exécution particulières du récepteur sont définies dans les revendications dépendantes 2 à 11.
  • Un avantage d'un tel récepteur de signaux radiosynchrones selon l'invention réside dans le fait qu'il peut être facilement configuré pour recevoir des signaux à diverses fréquences porteuses. Pour ce faire, il est opéré d'une part un réglage de la fréquence des signaux oscillants fournis par l'étage oscillateur local sur la base de la fréquence des signaux radiosynchrones captés. De cette manière, la fréquence des signaux intermédiaires en sortie du mélangeur, qui opère le mélange des signaux radiosynchrones avec les signaux oscillants fournis par l'étage oscillateur, se trouve dans la bande de fréquence du filtre passe-bande qui suit le mélangeur. Une fois que les signaux intermédiaires sont filtrés et amplifiés à un niveau d'amplitude suffisant dans le filtre passe-bande, une démodulation des signaux intermédiaires est effectuée dans un démodulateur pour fournir des signaux de données à une unité de traitement. Ces signaux de données permettent de corriger la base de temps de la pièce d'horlogerie.
  • Avantageusement, l'étage oscillateur local est un synthétiseur de fréquence notamment muni d'un unique oscillateur à quartz horloger pour fournir un signal de référence dans la boucle à verrouillage de phase, et muni d'un oscillateur commandé en tension pour fournir les signaux oscillants à fréquence déterminée.
  • Avantageusement, une fois que la fréquence des signaux oscillants est adaptée à la fréquence des signaux radiosynchrones captés par l'antenne, la fréquence de résonance précise au niveau de l'antenne peut être configurée en réalisant un oscillateur du type LC avec l'antenne. Un réseau à condensateurs commutables est placé en parallèle de l'antenne. Le réseau est commandé par un mot de configuration fourni par un circuit logique de manière à placer un ensemble de condensateurs sélectionnés en parallèle de l'antenne pour adapter la fréquence de résonance à la fréquence des signaux radiosynchrones à capter.
  • A cet effet, l'invention concerne également un procédé de mise en action du récepteur de signaux radiosynchrones, qui comprend les caractéristiques de la revendication indépendante 12.
  • Des étapes particulières du procédé sont définies dans les revendications dépendantes 13 à 16.
  • Les buts, avantages et caractéristiques du récepteur de signaux radiosynchrones et du procédé de mise en action du récepteur apparaîtront mieux dans la description suivante sur la base d'au moins une forme d'exécution non limitative illustrée par les dessins sur lesquels :
    • la figure 1 représente de manière simplifiée une forme d'exécution d'une partie du récepteur de signaux radiosynchrones pour l'adaptation de la fréquence du signal fourni par l'étage oscillateur à quartz selon l'invention, et
    • la figure 2 représente de manière simplifiée une forme d'exécution d'une partie du récepteur de signaux radiosynchrones pour l'adaptation de la fréquence de résonance au niveau de l'antenne du récepteur selon l'invention.
  • Dans la description suivante, tous les composants du récepteur de signaux radiosynchrones pour le réglage d'une base de temps notamment d'une pièce d'horlogerie, qui sont bien connus d'un homme du métier dans ce domaine technique, ne sont décrits que de manière simplifiée. Ledit récepteur de signaux radiosynchrones peut être de préférence un récepteur superhétérodyne capable de capter des signaux radiosynchrones à différentes fréquences pour régler la base de temps. Le réglage de ladite base de temps peut être principalement prévu pour régler précisément l'heure d'une montre à tout endroit et en tenant compte des fuseaux horaires sans pour autant en limiter la portée uniquement à une telle pièce d'horlogerie.
  • La figure 1 représente de manière simplifiée les différents composants du récepteur superhétérodyne multifréquence 1 susceptible de capter des signaux radiosynchrones. Le récepteur 1 comprend une antenne 2 de réception de signaux radiosynchrones SR, au moins un amplificateur à faible bruit LNA 3 pour amplifier et filtrer les signaux captés par l'antenne, une unité de conversion de fréquence 7 pour convertir en fréquence les signaux captés filtrés et amplifiés de l'amplificateur à faible bruit, et une unité de traitement 8 recevant des signaux de données data_out de l'unité de conversion. Ces signaux de données, qui peuvent être à quelques bits/sec ou également à 1 bit/sec, permettent un réglage de la base de temps par l'intermédiaire de l'unité de traitement notamment pour régler l'heure d'une montre dans laquelle le récepteur est placé.
  • L'unité de conversion de fréquence 7 comprend un étage oscillateur local 10 pour fournir des signaux oscillants Sm à fréquence déterminée, au moins un bloc mélangeur 4 pour mélanger les signaux captés filtrés et amplifiés avec les signaux oscillants fournis par l'étage oscillateur local afin de produire des signaux intermédiaires IF, un filtre passe-bande 5 pour filtrer les signaux intermédiaires et un démodulateur 6 pour démoduler des données temporelles des signaux intermédiaires filtrés afin de fournir les signaux de données à l'unité de traitement. La fréquence des signaux intermédiaires fournis par le bloc mélangeur 4 est égale à la différence entre la fréquence des signaux oscillants et une fréquence porteuse des signaux radiosynchrones captés.
  • Comme la fréquence des signaux radiosynchrones peut être différente selon le système de transmission utilisé par exemple d'un endroit géographique à un autre endroit, l'étage oscillateur local 10 est prévu pour être automatiquement configuré par un signal de commande Cm fourni par l'unité de traitement. La fréquence des signaux oscillants Sm de l'étage oscillateur local est adaptée sur la base de la fréquence des signaux radiosynchrones captés de telle manière que la fréquence des signaux intermédiaires IF en sortie du bloc mélangeur 4 se trouve dans la bande de fréquence du filtre passe-bande.
  • La fréquence des signaux radiosynchrones SR captés par l'antenne 2 du récepteur 1, peut être comprise par exemple entre 66 et 80 kHz, de préférence à 77 kHz. Les signaux oscillants peuvent être adaptés à une fréquence de l'ordre de 67 kHz ou 87 kHz afin de produire des signaux intermédiaires IF à fréquence de l'ordre de 10 kHz, qui est dans ce cas la fréquence centrale du filtre passe-bande avec une largeur de bande qui peut être de l'ordre de 2 kHz ou inférieure. Toutefois, le filtre passe-bande 5, qui est de préférence un filtre actif à bande étroite, peut être centré à une fréquence de quelques kHz inférieure par exemple au 10 kHz susmentionné. Dans ce cas, la fréquence des signaux oscillants doit bien entendu être adaptée pour qu'après le mélange dans le bloc mélangeur 4, les signaux intermédiaires soient à une fréquence voisine de la fréquence centrale du filtre passe-bande pour opérer une bonne démodulation des données temporelles.
  • Le démodulateur 6 peut également comprendre un indicateur de force des signaux intermédiaires du type RSSI. Cet indicateur est susceptible de fournir notamment une indication du niveau d'amplitude des signaux filtrés par le filtre passe-bande à l'unité de traitement 8. En fonction de cette indication, l'unité de traitement, qui comprend un logiciel de configuration, peut adapter en plusieurs étapes successives la fréquence des signaux oscillants Sm fournis par l'étage oscillateur local 10 par l'intermédiaire du signal de commande Cm. Cette adaptation de la fréquence des signaux oscillants par palier de fréquence est effectuée, jusqu'à ce que l'amplitude des signaux intermédiaires détectée par l'indicateur se trouve à un niveau suffisant pour pouvoir démoduler les données temporelles par le démodulateur 6.
  • L'étage oscillateur local 10, qui est adapté par le signal de commande Cm de l'unité de traitement 8, peut comprendre un oscillateur de référence 11 muni d'un seul quartz horloger 12. Cet oscillateur de référence 11 fournit traditionnellement des signaux de référence ref à une fréquence de l'ordre de 32.768 kHz. De préférence, l'étage oscillateur local est un synthétiseur de fréquence. Ce synthétiseur de fréquence comprend donc l'oscillateur de référence 11 à quartz horloger 12 pour fournir le signal de référence ref à un détecteur de phase et fréquence 13 dans une boucle à verrouillage de phase. Ce synthétiseur de fréquence comprend encore un oscillateur commandé en tension VCO 15, qui reçoit des signaux filtrés par un filtre passe-bas 14 provenant du détecteur de phase et fréquence, afin de fournir les signaux oscillants Sm, et un diviseur multi-mode 16 pour diviser la fréquence des signaux oscillants et fournir des signaux divisés au détecteur de phase et fréquence.
  • Le diviseur multi-mode 16 de la boucle à verrouillage de phase du synthétiseur de fréquence est commandé par le signal de commande Cm de l'unité de traitement pour diviser la fréquence des signaux oscillants Sm par un facteur modifié dans le temps. Ainsi, la fréquence des signaux oscillants de l'oscillateur commandé en tension 15 est adaptée dans le temps jusqu'à ce que la fréquence des signaux intermédiaires IF se trouve dans la bande de fréquence du filtre passe-bande 5. Pour ce faire, il peut être prévu dans l'unité de traitement, un modulateur du type sigma-delta bien connu pour fournir un signal de commande Cm ayant une succession de modes égal à 0 ou à 1 pour définir un facteur de division modifié du diviseur multi-mode. L'unité de traitement 8 peut comprendre également un processeur pour le traitement des données et commandes, un convertisseur analogique-numérique, et au moins une mémoire pour enregistrer certaines fréquences de calibrage sous forme numérique et le logiciel de configuration.
  • Une fois que la fréquence des signaux oscillants Sm a été adaptée ou calibrée en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones captés SR, il peut être envisagé d'adapter également la fréquence de résonance au niveau de l'antenne en accord avec la fréquence des signaux radiosynchrones à capter. Pour ce faire et comme montré à la figure 2, le récepteur 1 comprend un réseau à condensateurs commutables 21 placé en parallèle de l'antenne 2 pour adapter la fréquence de résonance au niveau de l'antenne en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones captés.
  • L'antenne 2 est habituellement définie par une mise en parallèle d'une inductance L, d'un condensateur C et d'une résistance R. Le réseau à condensateurs commutables 21, placé en parallèle de l'antenne, est traditionnellement composé de plusieurs condensateurs C1, C2 à Cn, dont la valeur capacitive de chaque condensateur du réseau peut être pondérée par puissance de 2. Un interrupteur, tel qu'un transistor de type MOS, est disposé en série avec chaque condensateur correspondant C1, C2 à Cn. Pour sélectionner tel ou tel condensateur à placer en parallèle de l'antenne, les interrupteurs sont commandés par un mot de configuration Cc à n bits, qui est fourni par un circuit logique 20. Dans le cas d'interrupteurs sous la forme de transistors MOS, le mot de configuration Cc est appliqué respectivement sur les grilles de ces transistors MOS, ce qui est bien connu. Ce circuit logique est également commandé par un mot de sélection de fréquence Sel fourni par l'unité de traitement 8 une fois que la fréquence des signaux oscillants a été adaptée dans l'unité de conversion 7.
  • Pour adapter la fréquence de résonance, il est avantageusement prévu de réaliser un oscillateur du type LC avec l'antenne 2. Pour ce faire, le récepteur 1 comprend un système d'excitation 22, qui est relié à une borne de l'antenne 2 et au réseau à condensateurs commutables 21. Le système d'excitation est commandé par un signal de mise en fonction Co fourni par le circuit logique 20. De préférence, ce système d'excitation se comporte comme une résistance négative -R pour réaliser un oscillateur du type LC avec l'antenne 2.
  • Une fois que le système d'excitation 22 est mis en fonction, la fréquence d'oscillation fm de l'oscillateur LC est mesurée par le circuit logique à la suite de l'amplificateur LNA 3. Le circuit logique est cadencé par un signal de référence ref d'un oscillateur de référence 11 à quartz 12, qui n'est autre que l'oscillateur à quartz de l'unité de conversion 7. Pour opérer la mesure de la fréquence d'oscillation pendant une période déterminée, le circuit logique compte un nombre d'impulsions de l'oscillateur LC, ainsi qu'un nombre d'impulsions de l'oscillateur de référence. Le rapport entre le nombre d'impulsions de l'oscillateur LC et le nombre d'impulsions de l'oscillateur de référence permet au circuit logique de déterminer la fréquence d'oscillation de l'oscillateur LC. Une comparaison peut être effectuée dans le circuit logique avec le mot de sélection de fréquence Sel fourni par l'unité de traitement de manière à établir un mot de configuration Cc qui tient compte de la fréquence de résonance relative à la fréquence des signaux radiosynchrones à capter. Ce mot de configuration bien établi est transmis au réseau à condensateurs commutables 21 pour placer un ensemble de condensateurs sélectionnés en parallèle de l'antenne.
  • Une fois que les condensateurs ont été sélectionnés dans le réseau à condensateurs commutables 21 pour déterminer la fréquence de résonance au niveau de l'antenne, le système d'excitation peut être déconnecté afin de permettre une réception de signaux radiosynchrones.
  • Il est à noter que tous les composants du récepteur excepté l'antenne 2, l'amplificateur à faible bruit 3, le quartz horloger 12, peuvent être intégrés dans un unique circuit intégré. Ce circuit intégré peut être réalisé dans une technologie CMOS à 0.18 µm par exemple.
  • A partir de la description qui vient d'être faite, plusieurs variantes du récepteur de signaux radiosynchrones peuvent être conçues par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications. L'étage oscillateur local peut être un oscillateur du type RC ou autre. II peut être prévu également d'adapter la largeur de bande du filtre passe-bande ou sa fréquence centrale.

Claims (16)

  1. Récepteur (1) de signaux radiosynchrones (SR) pour le réglage d'une base de temps notamment d'une pièce d'horlogerie, ledit récepteur comprenant une antenne (2) de réception de signaux radiosynchrones, au moins un amplificateur à faible bruit (3) pour amplifier et filtrer les signaux captés par l'antenne, une unité de conversion de fréquence (7) pour convertir en fréquence les signaux captés filtrés et amplifiés de l'amplificateur à faible bruit, et une unité de traitement (8) recevant des signaux de données (data_out) de l'unité de conversion pour le réglage de la base de temps, ladite unité de conversion comprenant :
    - un étage oscillateur local (10) pour fournir des signaux oscillants (Sm) à fréquence déterminée,
    - au moins un bloc mélangeur (4) pour mélanger les signaux captés filtrés et amplifiés avec les signaux oscillants fournis par l'étage oscillateur local afin de produire des signaux intermédiaires (IF) dont la fréquence est égale à la différence entre la fréquence des signaux oscillants et une fréquence porteuse des signaux captés,
    - un filtre passe-bande (5) pour filtrer les signaux intermédiaires (IF),
    et
    - un démodulateur (6) recevant les signaux intermédiaires filtrés et fournissant en sortie les signaux de données,
    caractérisé en ce que l'étage oscillateur local est configuré automatiquement par un signal de commande (Cm) de l'unité de traitement pour que la fréquence des signaux oscillants (Sm) de l'étage oscillateur local soit adaptée en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones captés de telle manière que la fréquence des signaux intermédiaires (IF) se trouve dans la bande de fréquence du filtre passe-bande.
  2. Récepteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage oscillateur local (10) comprend un oscillateur de référence (11) à un seul quartz horloger (12).
  3. Récepteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage oscillateur local (10) est un synthétiseur de fréquence, qui comprend un oscillateur (11) à quartz horloger (12) pour fournir un signal de référence (ref) à un détecteur de phase et fréquence (13) dans une boucle à verrouillage de phase, un oscillateur commandé en tension (15) recevant des signaux filtrés par un filtre passe-bas (14) provenant du détecteur de phase et fréquence, afin de fournir les signaux oscillants (Sm), et un diviseur multi-mode (16) pour diviser la fréquence des signaux oscillants et fournir des signaux divisés au détecteur de phase et fréquence.
  4. Récepteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diviseur multi-mode (16) de la boucle à verrouillage de phase du synthétiseur de fréquence est commandé par le signal de commande (Cm) de l'unité de traitement afin de diviser la fréquence des signaux oscillants (Sm) par un facteur modifié dans le temps pour que la fréquence des signaux oscillants de l'oscillateur commandé en tension (15) soit adaptée.
  5. Récepteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre passe-bande (5) est un filtre passe-bande actif à bande étroite centrée sur une fréquence de quelques kHz.
  6. Récepteur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bande passante du filtre passe-bande actif (5) est centrée sur une fréquence voisine de 10 kHz avec une largeur de bande voisine de 2 kHz ou inférieure.
  7. Récepteur (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le démodulateur (6) comprend un indicateur de force des signaux intermédiaires (IF), qui est susceptible de fournir une indication de l'amplitude des signaux filtrés par le filtre passe-bande à l'unité de traitement (8), et en ce que l'unité de traitement comprend un logiciel de configuration pour adapter la fréquence des signaux oscillants (Sm) fournis par l'étage oscillateur local (10) par l'intermédiaire du signal de commande (Cm), jusqu'à ce que l'amplitude des signaux intermédiaires détectée par l'indicateur se trouve à un niveau suffisant pour permettre une démodulation des données temporelles par le démodulateur (6).
  8. Récepteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau à condensateurs commutables (21) placé en parallèle de l'antenne (2) pour adapter la fréquence de résonance au niveau de l'antenne en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones captés, la sélection des condensateurs du réseau à placer en parallèle de l'antenne étant commandée par un mot de configuration (Cc) fourni par un circuit logique (20), et en ce que le circuit logique est commandé par un mot de sélection de fréquence (Sel) fourni par l'unité de traitement pour adapter la fréquence de résonance au niveau de l'antenne.
  9. Récepteur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'excitation (22) relié à une borne de l'antenne et au réseau à condensateurs commutables (21), le système d'excitation étant commandé par un signal de mise en fonction (Co) du circuit logique (20) pour réaliser un oscillateur du type LC avec l'antenne (2), la fréquence d'oscillation (fm) de l'oscillateur LC étant mesurée par le circuit logique, et en ce que le circuit logique (20) fournit un mot de configuration (Cc) au réseau à condensateurs commutables (21) en tenant compte du mot de sélection de fréquence (Sel) et de la fréquence d'oscillation mesurée pour adapter la fréquence de résonance au niveau de l'antenne en plaçant un ensemble de condensateurs sélectionnés en parallèle de l'antenne.
  10. Récepteur (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit logique (20) est mis en fonction par l'unité de traitement (8), en ce que le circuit logique est cadencé par un oscillateur de référence (11) à quartz horloger (12), en ce que le circuit logique est prévu pour mesurer pendant une période déterminée un nombre d'impulsions de l'oscillateur LC et un nombre d'impulsions de l'oscillateur de référence (11), le rapport entre le nombre d'impulsions de l'oscillateur LC et le nombre d'impulsions de l'oscillateur de référence permettant de déterminer la fréquence d'oscillation de l'oscillateur LC.
  11. Récepteur (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'oscillateur de référence à quartz horloger (11) fait partie de l'étage oscillateur local de l'unité de conversion de fréquence (7).
  12. Procédé de mise en action d'un récepteur (1) de signaux radiosynchrones selon l'une des revendications précédentes, pour le réglage d'une base de temps notamment d'une pièce d'horlogerie, le procédé comprenant l'étape initiale de convertir des signaux radiosynchrones captés (SR) par l'antenne en des signaux intermédiaires (IF) en mélangeant dans un bloc mélangeur (4), les signaux captés filtrés et amplifiés avec des signaux oscillants (Sm) fournis par l'étage oscillateur local (10), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à :
    - adapter automatiquement la fréquence des signaux oscillants (Sm) de l'étage oscillateur local (10) par un signal de commande (Cm) de l'unité de traitement jusqu'à ce que la fréquence des signaux intermédiaires (IF) se trouve dans la bande de fréquence du filtre passe-bande (5) de l'unité de conversion (7), et
    - démoduler les données temporelles des signaux intermédiaires dans le démodulateur (6) afin de fournir des signaux de données (data_out) à l'unité de traitement pour le réglage de la base de temps.
  13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que pendant l'étape d'adaptation de la fréquence des signaux oscillants, une indication de l'amplitude des signaux intermédiaires filtrés (IF) est fournie par le démodulateur (6) à l'unité de traitement (8) pour permettre à ladite unité de traitement, qui comprend un logiciel de configuration, d'adapter successivement la fréquence des signaux oscillants (Sm) par l'intermédiaire du signal de commande (Cm), jusqu'à ce que l'amplitude des signaux intermédiaires détectée par l'indicateur du démodulateur se trouve à un niveau suffisant pour démoduler les données temporelles par le démodulateur (6).
  14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une fois que la fréquence des signaux oscillants (Sm) a été adaptée en fonction de la fréquence des signaux radiosynchrones captés par l'antenne pour obtenir des signaux intermédiaires à amplitude suffisante, la fréquence de résonance au niveau de l'antenne (2) est adaptée à la fréquence des signaux radiosynchrones captés en plaçant en parallèle à l'antenne, un ensemble de condensateurs sélectionnés d'un réseau à condensateurs commutables (21), qui est commandé par un mot de configuration (Cc) d'un circuit logique dépendant d'un mot de sélection de fréquence (Sel) fourni par l'unité de traitement.
  15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le circuit logique fournit un signal de mise en fonction (Co) à un système d'excitation (22) qui est relié à une borne de l'antenne et du réseau à condensateurs commutables pour réaliser un oscillateur du type LC avec l'antenne (2), la fréquence d'oscillation (fm) de l'oscillateur LC étant mesurée par le circuit logique pour fournir un mot de configuration (Cc) au réseau à condensateurs commutables (21) en tenant compte du mot de sélection de fréquence (Sel) pour adapter automatiquement la fréquence de résonance en plaçant l'ensemble de condensateurs sélectionnés en parallèle de l'antenne.
  16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé ce que pendant l'adaptation de la fréquence de résonance au niveau de l'antenne, une mesure de la fréquence d'oscillation est effectuée dans le circuit logique en comptant un nombre d'impulsions de l'oscillateur LC et un nombre d'impulsions d'un oscillateur de référence (11) qui cadence le circuit logique pendant une période déterminée, et le rapport entre le nombre d'impulsions de l'oscillateur LC et le nombre d'impulsions de l'oscillateur de référence permettant de déterminer la fréquence d'oscillation de l'oscillateur LC pour définir le mot de configuration (Cc) en tenant compte du mot de sélection de fréquence (Sel).
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