WO2020007975A1 - System for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium - Google Patents

System for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium Download PDF

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WO2020007975A1
WO2020007975A1 PCT/EP2019/067985 EP2019067985W WO2020007975A1 WO 2020007975 A1 WO2020007975 A1 WO 2020007975A1 EP 2019067985 W EP2019067985 W EP 2019067985W WO 2020007975 A1 WO2020007975 A1 WO 2020007975A1
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WO
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signal
measurement
generate
determination system
signals
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/067985
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French (fr)
Inventor
Prince BAHOUMINA
Corinne Dejous
Hamida HALLIL
Jean-Luc LACHAUD
Dominique Rebiere
Original Assignee
Université De Bordeaux
Institut Polytechnique De Bordeaux
Centre National De La Recherche Scientifique
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Definitions

  • the present invention relates to a system for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium.
  • the present invention applies in particular to the determination of a measurement by interrogation of a passive sensor by radiofrequency signals.
  • the passive sensor also called component under test or DUT (from the English “Device Under Test”) is a passive sensor without any source of energy, in particular of electric power. In other words, the passive sensor requires a source of energy external to the sensor to function.
  • passive sensors are configured to be interrogated by a determination system to take measured information, such as a physical quantity.
  • passive sensors are sensors that can be modeled by an impedance. A variation of the physical phenomenon studied generates a variation of this impedance.
  • the determination system is configured to generate at least one interrogation signal intended for the passive sensor and to apply the interrogation signal to an input of the sensor.
  • the passive sensor is configured to modify the interrogation signal according to the instantaneous impedance, and to generate an output signal corresponding to the modified interrogation signal.
  • the determination system is configured to process the output signal or signals from the passive sensor in order to obtain determined information concerning for example the variation of the physical phenomenon studied.
  • Such determination systems include, for example, a vector network analyzer (or VNA from the English “Vector network analyzer”) configured to generate the interrogation signal (s) and analyze the output signal (s) of the passive sensor.
  • a vector network analyzer or VNA from the English “Vector network analyzer” configured to generate the interrogation signal (s) and analyze the output signal (s) of the passive sensor.
  • the determination system comprises for example two frequency synthesizers of the direct digital synthesis (or DDS) type and two amplifiers with a prefixed gain configured to amplify signals generated by frequency synthesizers.
  • DDS direct digital synthesis
  • DDS type frequency synthesizers have certain limitations.
  • these determination systems, and in particular DDS type frequency synthesizers have limited operating frequencies.
  • DDS type frequency synthesizers are typically configured to operate at a frequency less than or equal to 3 GHz and generate signals having a frequency less than or equal to 1.5 GHz.
  • An object of the invention is thus to overcome these drawbacks, by proposing a determination system configured to operate up to high frequencies, and being inexpensive at the same time.
  • the invention relates to a system for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium by at least one passive sensor devoid of electrical supply.
  • the determination system comprises a device for generating radio frequency signals comprising a reference oscillator and a phase locked loop circuit, the generating device being configured to generate at output at least one measurement interrogation signal and a signal d 'identical frequency reference query.
  • the determination system also comprises the passive sensor comprising a measurement channel and a reference channel, the passive sensor being configured to receive, at the input of the measurement channel, at least the measurement interrogation signal, and to receive, at the input of the reference channel, at least the reference interrogation signal, the measurement channel being configured to alter the measurement interrogation signal as a function of the characteristic of the medium, and configured to provide an output signal from measurement at the output of the passive sensor, the reference channel being configured to provide a reference output signal at the output of the passive sensor.
  • the determination system also comprises a device for conditioning the measurement output signal and the reference output signal, the conditioning device being configured to generate, from the measurement output signal and the reference output signal, the minus a digital processed signal representative of the characteristic of the medium.
  • the determination system comprises a controller configured to generate a control signal intended for the generation device, in order to control the generation of said at least two radio frequency signals by the generation device, the controller being further configured to receive the digital processed signal and for exploiting the digital processed signal to determine said data.
  • Such a determination system makes it possible to increase the interrogation frequency up to a frequency substantially equal to 6 GHz.
  • the determination system makes it possible to obtain a high operating frequency.
  • the determination system makes it possible to obtain a high resolution, in particular thanks to a large quantity of measurement points obtained.
  • the cost of such a system is reduced compared to existing ones, given the configuration designed according to the choice of components, in particular the use of a phase-locked loop circuit in the generation device. of radio frequency signals.
  • the determination system comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all technically possible combinations:
  • the phase locked loop circuit is configured to generate at least first and second identical signals in power and frequency, the phase locked loop circuit being further configured to generate third and fourth identical signals in power and in frequency, the third and fourth signals being local oscillation signals.
  • the generation device further comprises first and second amplifiers, the first amplifier being configured to amplify the first signal and to generate, from the first signal, the measurement interrogation signal and a comparative measurement signal, the second an amplifier being configured to amplify the second signal and to generate, from the second signal, the reference interrogation signal and a comparative reference signal.
  • the conditioning device includes a first mixer configured to mix the measurement output signal with the third local oscillation signal to generate a mixed measurement signal, and a second mixer configured to mix the reference output signal with the fourth signal local oscillation, to generate a mixed reference signal.
  • the conditioning device further comprises first and second low pass filters, the first low pass filter being configured to filter the mixed measurement signal to produce at least a first processed signal, the second low pass filter being configured to filtering the mixed reference signal to produce at least one second processed signal.
  • the conditioning device comprises a first demodulator configured to demodulate the measurement output signal, as a function of the third local oscillation signal, to produce a demodulated measurement signal and a second demodulator configured to demodulate the reference output signal, in function of the fourth local oscillation signal, to produce a demodulated reference signal.
  • the conditioning device comprises first and second low-pass filters, the first low-pass filter being configured to filter the demodulated measurement signal to produce at least a first processed signal, the second low-pass filter being configured to filter the demodulated reference signal to produce at least one second processed signal.
  • the phase locked loop circuit includes a local oscillator voltage controlled by the controller control signal.
  • the measurement output signal and the reference output signal each include phase information and amplitude information.
  • At least four impedance transformers are configured to adapt the impedance of the measurement output signal or the reference output signal.
  • the generation device is configured to generate radio frequency signals having a maximum frequency substantially equal to 6 GHz.
  • the generation device is configured to generate radio frequency signals having a frequency greater than 3 GHz.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a determination system according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a determination system according to a first embodiment of the system of Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic representation of a determination system according to a second embodiment of the system of Figure 1.
  • FIG. 1 represents a system 1 for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium (not shown) by at least one passive sensor 2 devoid of electrical supply.
  • the medium is for example a gas or a liquid in an environment of the passive sensor 2.
  • the medium in particular comprises at least one characteristic which is to be determined.
  • the characteristic relates to a particle or a chemical component in the gas or in the liquid, such as a type and / or a concentration of a particle in the gas or in the liquid.
  • the characteristic is a pressure, a temperature, or any other physical characteristic of the medium.
  • the data corresponding to the measurement of the characteristic is for example a figure, a function which varies over time, or a statistical distribution.
  • the determination system 1 comprises a device for generating radio frequency signals 4, the passive sensor 2, a conditioning device 6 and a controller 8.
  • the generation device 4 is configured to generate radiofrequency signals at the output.
  • the radiofrequency signals in particular have a frequency between 23.5 MHz and 6 GHz, for example between 3 GHz and 6 GHz.
  • the generation device 4 is configured to generate radio frequency signals having a frequency greater than 3 GHz.
  • the generation device 4 is configured to generate radio frequency signals having a maximum frequency substantially equal to 6 GHz.
  • the generation device 4 is configured to generate at least two radio frequency signals intended for the passive sensor 2.
  • the generation device 4 is configured to generate at output at least one measurement interrogation signal SU and at minus a reference interrogation signal SI2.
  • the measurement interrogation signal SU and the reference interrogation signal SI2 have an identical frequency.
  • the interrogation signals SI1 and of reference SI2 are of the same amplitude and the same frequency.
  • the generation device 4 is configured to generate at least the measurement interrogation signal SI1 and at least the reference interrogation signal SI2 each having a frequency between 3 GHz and 6 GHz, in particular a frequency greater than 3 GHz.
  • the passive sensor 2 is in particular a passive sensor with electromagnetic transduction (EM).
  • EM electromagnetic transduction
  • passive transducer with EM transduction means a passive sensor whose measurement of the value of the physical quantity is based on a variation of the distribution of the electromagnetic field in the sensor as a function of the variation of the physical quantity, resulting in a modification of the signal applied to the sensor input.
  • the passive sensor 2 is configured to receive as input the measurement interrogation signal SI1 and the reference interrogation signal SI2 and to output a measurement output signal SS1 and a reference output signal SS2.
  • the measurement output signal SS1 and the reference output signal SS2 each include, for example, phase information and amplitude information.
  • the passive sensor 2 comprises a measurement channel 10 and a reference channel 12.
  • the measurement channel 10 is configured to receive as input the measurement interrogation signal SI1 and the reference channel 12 is configured to receive as input the reference interrogation signal SI2.
  • the measurement channel 10 is configured to alter the measurement interrogation signal SU as a function of the characteristic of the medium, and configured to supply the measurement output signal SS1 at the output of the passive sensor 2.
  • the measurement output signal SS1 thus corresponds to the measurement interrogation signal SI1 which is altered according to the characteristic of the medium.
  • the measurement channel 10 is configured to alter the phase and the amplitude of the measurement interrogation signal SI1.
  • the reference channel 12 is for example configured to provide a reference output signal SS2 identical to the reference interrogation signal SI2.
  • the reference channel 12 is configured to modify the reference interrogation signal SI2 according to a constant modification over time or a modification linked to a set of parameters as for the measurement channel 10, excluding total or partial of the characteristic of the medium which one wishes to measure.
  • the amplitude or phase of the reference interrogation signal SI2 is modified by a change or a modification linked to a set of parameters as for the measurement channel, to the total or partial exclusion of the characteristic of the medium. that we want to measure.
  • the conditioning device 6 is configured to generate, from the measurement output signal SS1 and the reference output signal SS2, at least one digital processed signal STN representative of the characteristic of the medium.
  • the controller 8 is configured to generate a control signal SC intended for the generation device 4, with a view to controlling the generation of the radiofrequency signals by the generation device 4.
  • the controller 8 is further configured to receive the digital processed signal STN and to use the digital processed signal STN to determine the data.
  • a first embodiment of the determination system 1 will now be described in more detail with reference to FIG. 2.
  • the generation device 4 comprises a reference oscillator 20, a frequency synthesis device 22, also called for example frequency synthesizer.
  • the reference oscillator 20 is configured to generate an SO oscillation signal between 10 MHz and 100 MHz.
  • the reference oscillator 20 is configured to transmit the oscillation signal SO to the frequency synthesis device 22.
  • the frequency synthesis device 22 is configured to generate, from the oscillation signal SO, a first, a second, a third and a fourth signal S1, S2, S3, S4 of frequency different from the oscillation signal SO.
  • the frequency synthesis 22 comprises two differential outputs, and the frequency synthesis device 22 is configured to generate for each differential output two output signals S1, S3 and S2, S4 respectively.
  • the frequency stability of the reference oscillator 20 is thus transferred to the output signal S1, S2, S3, S4 whose frequency is adjustable.
  • the frequency synthesis device 22 is configured to generate, in a given frequency range, the output signals S1, S2, S3, S4 whose frequency and amplitude can be adjusted.
  • the frequency synthesis device 22 is configured to modulate the frequency, the phase and / or the amplitude of the output signals S1, S2, S3, S4.
  • the frequency synthesis device 22 comprises a phase-locked loop circuit 24.
  • the frequency synthesis device 22 further comprises a local oscillator 26 and an output divider 28 (or "output divider” in English).
  • the phase-locked loop circuit 24, also called PLL (from the English "Phase-locked loop"), is, in a manner known per se, configured to modify a phase angle of the oscillation signal SO received at input so that the phase shift between the oscillation signal SO from the reference oscillator 20 and a signal generated by the local oscillator 26 remains substantially close and constant.
  • the oscillation signal SO is an oscillation independent of the local oscillator 26.
  • the phase locked loop circuit 24 is configured to receive the signal SO oscillation at input and to modify the phase angle of this signal to provide at least one signal at output.
  • the oscillation signal SO is thus modified by the phase-locked loop circuit 24 as a function of the signal generated by the local oscillator 26.
  • the local oscillator 26 also called VCO (from the English “Voltage Controlled Oscillator”), is an oscillator controlled in voltage by the control signal SC of the controller 8. For example, the frequency of the local oscillator 26 is modified according to the control signal SC.
  • the output divider 28 is configured to divide the signal supplied by the phase locked loop circuit 24, in particular configured to generate the signals S1, S2, S3, S4 from the signal supplied by the phase locked loop circuit phase 24.
  • the frequency synthesis device 22 is configured to generate at least the first signal S1 and the second signal S2 identical in terms of power and frequency.
  • the first and second signals S1, S2 are in particular in phase opposition with respect to each other.
  • the frequency synthesis device 22 is configured to generate the third signal S3 and the fourth signal S4, identical in terms of power and frequency.
  • the third and fourth signals S3, S4 are in particular in phase opposition with respect to each other.
  • the third and fourth signals S3, S4 are in particular local oscillation signals.
  • the generation device 4 further comprises a first amplifier 30 and a second amplifier 32.
  • the first amplifier 30 is configured to amplify the first signal S1 and to generate, from the first signal S1, the measurement interrogation signal SI1 and a comparative measurement signal SC1.
  • the second amplifier 32 is configured to amplify the second signal S2 and to generate, from the second signal S2, the reference interrogation signal SI2 and a comparative reference signal SC2.
  • the first and second amplifiers 30, 32 are differential amplifiers.
  • the first and second amplifiers 30, 32 are amplifiers having an adjustable gain.
  • Each amplifier 30, 32 is for example configured to operate in differential mode, configured to receive differential signals at input and to supply differential signals at output.
  • each amplifier 30, 32 is configured to operate in semi-differential mode, configured to receive non-differential signals at input and to output differential signals at output.
  • baluns (not shown) are arranged at the input of the amplifier 30, 32.
  • Each amplifier 30, 32 admits for example an adjustable voltage gain of 6 dB, 12 dB and 15.5 dB in differential operation, 5.3 dB, 10.3 dB and 13 dB in semi-differential operation.
  • each differential output channel namely the signals SU, SC1 or SI2, SC2 is amplified by 5 dB.
  • the generation device 4 is notably configured to generate the signals SI1, SI2, SC1 and SC2 as outputs.
  • the signals SI1, SI2, SC1 and SC2 are in particular radiofrequency and differential signals.
  • differential signal is meant a signal comprising a positive component and a negative component.
  • the negative component has an absolute value identical to the positive component of the differential signal.
  • each amplifier 30, 32 is configured to supply two signals in phase opposition of the same power for each of the outputs.
  • the signal SU is in phase opposition with the signal SC1 and the signal SI2 is in phase opposition with the signal SC2.
  • the measurement interrogation signal SU is intended to be received at the input of the measurement channel 10 of the passive sensor 2.
  • the measurement interrogation signal SI1 is altered as a function of the value of the characteristic. measured by the passive sensor, to provide at the output of the measurement channel 10 a measurement output signal SS1.
  • the comparative measurement signal SC1 is not altered as a function of the value of the characteristic measured by the sensor.
  • the reference interrogation signal SI2 is intended to be received at the input of the reference channel 12 of the sensor 2.
  • the reference interrogation signal SI2 is not altered as a function of the value of the characteristic measured by the sensor, but its amplitude or its phase can be modified by a change entirely or partially of the measured characteristic, to provide, at the output of the reference channel 12, a reference output signal SS2.
  • the conditioning device 6 is configured to receive as input the comparative measurement signal SC1, the comparative reference signal SC2, the measurement output signal SS1, the reference output signal SS2 and the signals at the output of the device 22, S3 and S4.
  • the conditioning device 6 is in particular configured to generate at output at least the digital processed signal STN.
  • the conditioning device 6 comprises a first mixer 40, a second mixer 42, a first low-pass filter 44, a second low-pass filter 46 and an analog-digital converter 48, also called ADC.
  • the first mixer 40 is configured to mix the measurement output signal SS1 with the third signal S3 from the output divider 28, which acts as a local oscillation signal, to generate a mixed measurement signal SM1.
  • the first mixer 40 is also configured to mix the comparative measurement signal SC1 with the third signal S3, to generate a mixed measurement comparison signal SCM1.
  • the second mixer 42 is configured to mix the reference output signal SS2 with the fourth signal S4, as a local oscillation signal to generate a mixed reference signal SM2.
  • the second mixer 42 is further configured to mix the comparative reference signal SC2 with the fourth signal S4, to generate a mixed comparative reference signal SCM2.
  • Each mixer 40, 42 comprises for example two mixing cores (not shown). Each mixer 40, 42 is configured to operate in a frequency range between 100 MHz and 6 GHz. In addition, each mixer 40, 42 comprises for example a linearization device configured to linearize mixing operations.
  • the first low-pass filter 44 is configured to filter the mixed measurement signal SM1 to produce at least one first processed signal ST1.
  • the second low-pass filter 46 is configured to filter the mixed reference signal SM2 to produce at least one second processed signal ST2.
  • the first and second processed signals ST1, ST2 are in particular analog signals.
  • the first low-pass filter 44 is further configured to filter the mixed measurement comparison signal to produce a third processed signal ST3.
  • the second low-pass filter 46 is similarly configured to filter the mixed comparative reference signal to produce a fourth processed signal ST4.
  • each low-pass filter 44, 46 is configured to attenuate any parasitic signals whose frequency does not correspond to that of the desired signal, such as for example harmonics of the oscillation frequency of the local oscillator 26.
  • Each low-pass filter 44, 46 is for example a filter of order 4, such as a low-pass Chebyshev filter of order 4.
  • the first and second low-pass filters 44, 46 are configured to transmit the first and second processed signal ST1, ST2 to the analog-digital converter 48.
  • the analog-digital converter 48 is, in a manner known per se, configured to convert the first and second processed signals ST1, ST2, as well as the third and fourth processed signals ST3, ST4, into digital processed signal STN representative of the characteristic of the medium. .
  • the controller 8 is notably configured to exploit the digital processed signal STN in order to determine the data corresponding to the measurement of the characteristic of the medium. For example, the controller 8 is configured to apply at least one predetermined function to the digital processed signal STN in order to obtain this data.
  • the controller 8 comprises a clock which is for example configured to operate at a frequency between 60 and 100 MHz, preferably substantially equal to 84 MHz.
  • the generation device 4 according to the second embodiment differs from the generation device according to the first embodiment in that it is devoid of amplifiers.
  • the frequency synthesis device 22 and in particular the phase-locked loop circuit 24, is configured to generate at least the first signal S1, which is the measurement interrogation signal SU, and the second signal S2 , which is the reference interrogation signal SI2.
  • the frequency synthesis device 22 of the generation device 4 is thus configured to generate at output the measurement interrogation signal SU and the reference interrogation signal SI2 intended for the passive sensor 2.
  • the frequency synthesis device 22 is thus directly connected to the passive sensor 2, and in particular directly connected to the measurement channel 10 and to the reference channel 12.
  • the measurement interrogation signal SI1 is for example of the type
  • Ai being the (constant) amplitude of the signal
  • w the pulsation
  • f 1 being the phase angle
  • the reference interrogation signal SI2 is
  • a 2 being the constant amplitude of the signal and f 2 being the phase angle.
  • the frequency synthesis device 22 is further configured to generate the third and fourth signals S3, S4 at output.
  • the third signal S3 is defined as follows:
  • the third signal and the fourth signal S3, S4 act both as a comparative signal and as a local oscillation signal.
  • -Ai being the constant A t modified according to the characteristic of the medium
  • cpi being the phase angle (imodified according to the characteristic of the medium.
  • the passive sensor 2 is configured to output the reference output signal SS2, for example defined as follows:
  • -A ' 2 being the constant A 2 possibly modified constantly over time or comprising a modification linked to a set of parameters as for measurement channel 10, to the total or partial exclusion of the characteristic of the medium that l 'we wish to measure
  • f 2 ' being the phase angle f 2 possibly modified constantly over time or comprising a modification linked to a set of parameters as for measurement channel 10, to the total or partial exclusion the characteristic of the medium we want to measure.
  • the conditioning device 6 comprises a first demodulator 50, a second demodulator 52, a first low-pass filter 54 and a second low-pass filter 56.
  • the first demodulator 50 is configured to demodulate the measurement output signal SS1, as a function of the third signal S3, to produce a demodulated measurement signal SD1.
  • the demodulated measurement signal SD1 comprises for example two signals, l_CH1 and Q_CH1 defined as follows:
  • I_CH1 k X [A ! X cos (cot + q ⁇ )] X [—Ai X cos (cot + (i)]
  • the second demodulator 52 is configured to demodulate the reference output signal SS2, based on the fourth signal S4, to produce a demodulated reference signal SD2.
  • the demodulated reference signal SD2 comprises for example two signals, l_CH2 and Q_CH2 defined as follows:
  • I_CH2 k X [A 2 X cos (cot + f 2 )] X [- A ' 2 X cos (cot + f 2 ')]
  • the first and second demodulators 50, 52 are configured to demodulate analog signals and to generate analog signals at the output.
  • the first and second demodulators 50, 52 are configured to operate in the analog domain.
  • the first low-pass filter 54 is configured to filter the demodulated measurement signal SD1 to produce at least one first processed signal ST 1.
  • the second low-pass filter 56 is configured to filter the demodulated reference signal SD2 to produce at least one second processed signal ST2.
  • the first low-pass filter 54 corresponds to the first low-pass filter 44 of the first embodiment
  • the second low-pass filter 56 corresponds to the second low-pass filter 46 of the first embodiment
  • the first and second low-pass filters 54, 56 are intended in particular to extract from the demodulated measurement signal SD1 and from the demodulated reference signal SD2 the continuous component of these signals.
  • the first low-pass filter 54 is configured to supply, from the signals l_CH1 and Q_CH1 respectively the first processed signal ST1 comprising two continuous signals VI CH1 and VQ CH1, defined as follows:
  • the second low-pass filter 56 is for example configured to supply, from the signals l_CH2 and Q_CH2 respectively the processed signal ST2 comprising for example two continuous signals VI CH2 and VQ CH2, defined as follows:
  • VI-CH2 - - i X cos (f 2 - f 2 ')
  • the analog-digital converter 48 is notably configured to convert the components VI_CH1, VQ_CH1, VI_CH2, VQ_CH2 into digital components included in the digital processed signal STN, called NI_CH1, NQ_CH1, NI_CH2, NQ_CH2.
  • the controller 8 is in particular configured to receive the digital processed signal STN and to use the digital processed signal STN to determine the data, in particular by determining the gain of the signals and the phase angle.
  • controller 8 is configured to determine the decibel gains and the phase angles in degrees according to the following equations:
  • the conditioning device 6 further comprises for example four impedance transformers 58, also called baluns (from the English "balanced-unbalanced"). Impedance transformers are known per se.
  • the impedance transformers 58 are notably configured to adapt the impedance of the measurement output signal SS1 or of the reference output signal SS2.
  • the determination system 1 is configured to carry out a differential measurement taking into account the measurement channel 10 and the reference channel 12. According to an alternative embodiment, the determination system 1 comprises two measurement channels.
  • the determination system 1 has a plurality of advantages.
  • phase locked loop circuit 24 makes it possible to obtain a determination system 1 having an operating frequency up to 6 GHz.
  • the passive sensor 2 comprising the measurement channel 10 and the reference channel 12 makes it possible to obtain differential measurements. Also, high measurement accuracy and compensation for non-specific effects, such as variations in parameters not specified in the characteristic of the medium, are obtained by means of the two channels 10, 12 of the passive sensor 2. Finally, the components used are overall low in cost compared to the precision of the data obtained by the system 1 for determining the characteristic of the medium.
  • the phase-locked loop circuit 24 according to the invention is overall less expensive than a frequency synthesizer according to the principle of direct digital synthesis (or DDS from English "Direct Digital Synthesis") with comparable performance .

Abstract

This system (1) for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium by at least one passive sensor (2) devoid of electrical power supply comprises: - a device (4) for generating radio-frequency signals comprising a reference oscillator and a phase-locked-loop circuit, the generating device (4) being configured to generate as output at least a measurement interrogation signal (SI1) and a reference interrogation signal (SI2) of identical frequency; - the passive sensor (2) comprising a measurement channel (10) and a reference channel (12), - a conditioning device (6), - a controller (8) configured to generate a control signal (SC) intended for the generating device (4).

Description

Système de détermination d’au moins une donnée correspondant à une mesure d’une caractéristique d’un médium  System for determining at least one data item corresponding to a measurement of a characteristic of a medium
La présente invention concerne un système de détermination d’au moins une donnée correspondant à une mesure d’une caractéristique d’un médium. The present invention relates to a system for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium.
La présente invention s’applique en particulier à la détermination d’une mesure par interrogation d’un capteur passif par des signaux radiofréquences.  The present invention applies in particular to the determination of a measurement by interrogation of a passive sensor by radiofrequency signals.
Le capteur passif, également appelé composant sous test ou DUT (de l’anglais « Device Under Test ») est un capteur passif dépourvu de source d’énergie, en particulier d’alimentation électrique. En d’autres termes, le capteur passif nécessite une source d’énergie extérieure au capteur pour fonctionner.  The passive sensor, also called component under test or DUT (from the English "Device Under Test") is a passive sensor without any source of energy, in particular of electric power. In other words, the passive sensor requires a source of energy external to the sensor to function.
De tels capteurs passifs sont configurés pour être interrogés par un système de détermination pour prélever une information mesurée, telle qu’une grandeur physique. Par exemple, des capteurs passifs sont des capteurs modélisables par une impédance. Une variation du phénomène physique étudié engendre une variation de cette impédance.  Such passive sensors are configured to be interrogated by a determination system to take measured information, such as a physical quantity. For example, passive sensors are sensors that can be modeled by an impedance. A variation of the physical phenomenon studied generates a variation of this impedance.
Notamment, le système de détermination est configuré pour générer au moins un signal d’interrogation à la destination du capteur passif et pour appliquer le signal d’interrogation à une entrée du capteur. Le capteur passif est configuré pour modifier le signal d’interrogation en fonction de l’impédance instantanée, et pour générer un signal de sortie correspondant au signal d’interrogation modifié. Le système de détermination est configuré pour traiter le ou les signaux de sortie du capteur passif afin d’obtenir une information déterminée concernant par exemple la variation du phénomène physique étudié.  In particular, the determination system is configured to generate at least one interrogation signal intended for the passive sensor and to apply the interrogation signal to an input of the sensor. The passive sensor is configured to modify the interrogation signal according to the instantaneous impedance, and to generate an output signal corresponding to the modified interrogation signal. The determination system is configured to process the output signal or signals from the passive sensor in order to obtain determined information concerning for example the variation of the physical phenomenon studied.
De tels systèmes de détermination comprennent par exemple un analyseur de réseaux vectoriel (ou VNA de l’anglais « Vector network analyzer ») configuré pour générer le ou les signaux d’interrogation et analyser le ou les signaux de sortie du capteur passif.  Such determination systems include, for example, a vector network analyzer (or VNA from the English "Vector network analyzer") configured to generate the interrogation signal (s) and analyze the output signal (s) of the passive sensor.
Pour générer le ou les signaux d’interrogation, le système de détermination comprend par exemple deux synthétiseurs de fréquence du type synthèse numérique directe (ou DDS de l’anglais « Direct Digital Synthesis ») et deux amplificateurs à un gain préfixé configurés pour amplifier des signaux générés par les synthétiseurs de fréquence.  To generate the interrogation signal (s), the determination system comprises for example two frequency synthesizers of the direct digital synthesis (or DDS) type and two amplifiers with a prefixed gain configured to amplify signals generated by frequency synthesizers.
Cependant, de tels systèmes de détermination présentent certaines limitations. En particulier, ces systèmes de détermination, et notamment des synthétiseurs de fréquence de type DDS présentent des fréquences de fonctionnement limitées. Actuellement, les synthétiseurs de fréquence du type DDS sont typiquement configurés pour fonctionner à une fréquence inférieure ou égale à 3 GHz et générer des signaux ayant une fréquence inférieure ou égale à 1 ,5 GHz. However, such determination systems have certain limitations. In particular, these determination systems, and in particular DDS type frequency synthesizers have limited operating frequencies. Currently, DDS type frequency synthesizers are typically configured to operate at a frequency less than or equal to 3 GHz and generate signals having a frequency less than or equal to 1.5 GHz.
En même temps, de tels systèmes de détermination comprenant un analyseur de réseaux vectoriel sont très coûteux.  At the same time, such determination systems comprising a vector network analyzer are very expensive.
Un but de l’invention est ainsi de pallier ces inconvénients, en proposant un système de détermination configuré pour fonctionner jusqu’à des fréquences élevées, et étant peu coûteux en même temps.  An object of the invention is thus to overcome these drawbacks, by proposing a determination system configured to operate up to high frequencies, and being inexpensive at the same time.
A cet effet, l’invention a pour objet un système de détermination d’au moins une donnée correspondant à une mesure d’une caractéristique d’un médium par au moins un capteur passif dépourvu d’alimentation électrique. Le système de détermination comprend un dispositif de génération de signaux radiofréquence comprenant un oscillateur de référence et un circuit de boucle à verrouillage de phase, le dispositif de génération étant configuré pour générer en sortie au moins un signal d’interrogation de mesure et un signal d’interrogation de référence de fréquence identique. Le système de détermination comprend également le capteur passif comprenant une voie de mesure et une voie de référence, le capteur passif étant configuré pour recevoir, en entrée de la voie de mesure, au moins le signal d’interrogation de mesure, et pour recevoir, en entrée de la voie de référence, au moins le signal d’interrogation de référence, la voie de mesure étant configurée pour altérer le signal d’interrogation de mesure en fonction de la caractéristique du médium, et configurée pour fournir un signal de sortie de mesure en sortie du capteur passif, la voie de référence étant configurée pour fournir un signal de sortie de référence en sortie du capteur passif. Le système de détermination comprend aussi un dispositif de conditionnement du signal de sortie de mesure et du signal de sortie de référence, le dispositif de conditionnement étant configuré pour générer, à partir du signal de sortie de mesure et du signal de sortie de référence, au moins un signal traité numérique représentatif de la caractéristique du médium. De plus, le système de détermination comprend un contrôleur configuré pour générer un signal de commande à destination du dispositif de génération, en vue de commander la génération desdits au moins deux signaux radiofréquence par le dispositif de génération, le contrôleur étant en outre configuré pour recevoir le signal traité numérique et pour exploiter le signal traité numérique afin de déterminer ladite donnée.  To this end, the invention relates to a system for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium by at least one passive sensor devoid of electrical supply. The determination system comprises a device for generating radio frequency signals comprising a reference oscillator and a phase locked loop circuit, the generating device being configured to generate at output at least one measurement interrogation signal and a signal d 'identical frequency reference query. The determination system also comprises the passive sensor comprising a measurement channel and a reference channel, the passive sensor being configured to receive, at the input of the measurement channel, at least the measurement interrogation signal, and to receive, at the input of the reference channel, at least the reference interrogation signal, the measurement channel being configured to alter the measurement interrogation signal as a function of the characteristic of the medium, and configured to provide an output signal from measurement at the output of the passive sensor, the reference channel being configured to provide a reference output signal at the output of the passive sensor. The determination system also comprises a device for conditioning the measurement output signal and the reference output signal, the conditioning device being configured to generate, from the measurement output signal and the reference output signal, the minus a digital processed signal representative of the characteristic of the medium. In addition, the determination system comprises a controller configured to generate a control signal intended for the generation device, in order to control the generation of said at least two radio frequency signals by the generation device, the controller being further configured to receive the digital processed signal and for exploiting the digital processed signal to determine said data.
Un tel système de détermination permet d’augmenter la fréquence d’interrogation jusqu’à une fréquence sensiblement égale à 6 GHz. Ainsi, le système de détermination permet d’obtenir une fréquence de fonctionnement élevée. En particulier, le système de détermination permet d’obtenir une grande résolution, notamment grâce à une grande quantité de points de mesure obtenus. En outre, le coût d’un tel système est réduit par rapport à ceux existants, compte tenu de la configuration conçue en fonction du choix des composants, notamment l’utilisation d’un circuit de boucle à verrouillage de phase dans le dispositif de génération de signaux radiofréquence. Such a determination system makes it possible to increase the interrogation frequency up to a frequency substantially equal to 6 GHz. Thus, the determination system makes it possible to obtain a high operating frequency. In particular, the determination system makes it possible to obtain a high resolution, in particular thanks to a large quantity of measurement points obtained. In addition, the cost of such a system is reduced compared to existing ones, given the configuration designed according to the choice of components, in particular the use of a phase-locked loop circuit in the generation device. of radio frequency signals.
Suivant des modes de réalisation particuliers, le système de détermination comprend une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :  According to particular embodiments, the determination system comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all technically possible combinations:
Le circuit de boucle à verrouillage de phase est configuré pour générer au moins un premier et un deuxième signaux identiques en puissance et en fréquence, le circuit de boucle à verrouillage de phase étant en outre configuré pour générer un troisième et un quatrième signaux identiques en puissance et en fréquence, les troisième et quatrième signaux étant des signaux d’oscillation locale.  The phase locked loop circuit is configured to generate at least first and second identical signals in power and frequency, the phase locked loop circuit being further configured to generate third and fourth identical signals in power and in frequency, the third and fourth signals being local oscillation signals.
Le dispositif de génération comprend en outre un premier et un deuxième amplificateurs, le premier amplificateur étant configuré pour amplifier le premier signal et pour générer, à partir du premier signal, le signal d’interrogation de mesure et un signal comparatif de mesure, le deuxième amplificateur étant configuré pour amplifier le deuxième signal et pour générer, à partir du deuxième signal, le signal d’interrogation de référence et un signal comparatif de référence.  The generation device further comprises first and second amplifiers, the first amplifier being configured to amplify the first signal and to generate, from the first signal, the measurement interrogation signal and a comparative measurement signal, the second an amplifier being configured to amplify the second signal and to generate, from the second signal, the reference interrogation signal and a comparative reference signal.
Le dispositif de conditionnement comprend un premier mixeur configuré pour mélanger le signal de sortie de mesure avec le troisième signal d’oscillation locale pour générer un signal de mesure mélangé, et un deuxième mixeur configuré pour mélanger le signal de sortie de référence avec le quatrième signal d’oscillation locale, pour générer un signal de référence mélangé.  The conditioning device includes a first mixer configured to mix the measurement output signal with the third local oscillation signal to generate a mixed measurement signal, and a second mixer configured to mix the reference output signal with the fourth signal local oscillation, to generate a mixed reference signal.
Le dispositif de conditionnement comprend en outre un premier et un deuxième filtres passe-bas, le premier filtre passe-bas étant configuré pour filtrer le signal de mesure mélangé pour produire au moins un premier signal traité, le deuxième filtre passe-bas étant configuré pour filtrer le signal de référence mélangé pour produire au moins un deuxième signal traité. The conditioning device further comprises first and second low pass filters, the first low pass filter being configured to filter the mixed measurement signal to produce at least a first processed signal, the second low pass filter being configured to filtering the mixed reference signal to produce at least one second processed signal.
Le dispositif de conditionnement comprend un premier démodulateur configuré pour démoduler le signal de sortie de mesure, en fonction du troisième signal d’oscillation locale, pour produire un signal de mesure démodulé et un deuxième démodulateur configuré pour démoduler le signal de sortie de référence, en fonction du quatrième signal d’oscillation locale, pour produire un signal de référence démodulé. Le dispositif de conditionnement comprend un premier et un deuxième filtres passe-bas, le premier filtre passe-bas étant configuré pour filtrer le signal de mesure démodulé pour produire au moins un premier signal traité, le deuxième filtre passe-bas étant configuré pour filtrer le signal de référence démodulé pour produire au moins un deuxième signal traité. The conditioning device comprises a first demodulator configured to demodulate the measurement output signal, as a function of the third local oscillation signal, to produce a demodulated measurement signal and a second demodulator configured to demodulate the reference output signal, in function of the fourth local oscillation signal, to produce a demodulated reference signal. The conditioning device comprises first and second low-pass filters, the first low-pass filter being configured to filter the demodulated measurement signal to produce at least a first processed signal, the second low-pass filter being configured to filter the demodulated reference signal to produce at least one second processed signal.
Le circuit de boucle à verrouillage de phase comprend un oscillateur local commandé en tension par le signal de commande du contrôleur.  The phase locked loop circuit includes a local oscillator voltage controlled by the controller control signal.
Le signal de sortie de mesure et le signal de sortie de référence comprennent chacun une information de phase et une information d’amplitude.  The measurement output signal and the reference output signal each include phase information and amplitude information.
- Au moins quatre transformateurs d’impédance sont configurés pour adapter l’impédance du signal de sortie de mesure ou du signal de sortie de référence. Le dispositif de génération est configuré pour générer des signaux radiofréquence présentant une fréquence maximale sensiblement égale à 6 GHz.  - At least four impedance transformers are configured to adapt the impedance of the measurement output signal or the reference output signal. The generation device is configured to generate radio frequency signals having a maximum frequency substantially equal to 6 GHz.
Le dispositif de génération est configuré pour générer des signaux radiofréquence présentant une fréquence supérieure à 3 GHz.  The generation device is configured to generate radio frequency signals having a frequency greater than 3 GHz.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnée à titre d’exemple uniquement, et en référence aux dessins parmi lesquels :  Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of embodiments of the invention, given by way of example only, and with reference to the drawings among which:
- la figure 1 est une représentation schématique d’un système de détermination selon l’invention ;  - Figure 1 is a schematic representation of a determination system according to the invention;
- la figure 2 est une représentation schématique d’un système de détermination selon un premier mode de réalisation du système de la figure 1 ;  - Figure 2 is a schematic representation of a determination system according to a first embodiment of the system of Figure 1;
- la figure 3 est une représentation schématique d’un système de détermination selon un deuxième mode de réalisation du système de la figure 1.  - Figure 3 is a schematic representation of a determination system according to a second embodiment of the system of Figure 1.
La figure 1 représente un système de détermination 1 d’au moins une donnée correspondant à une mesure d’une caractéristique d’un médium (non représenté) par au moins un capteur passif 2 dépourvu d’alimentation électrique.  FIG. 1 represents a system 1 for determining at least one datum corresponding to a measurement of a characteristic of a medium (not shown) by at least one passive sensor 2 devoid of electrical supply.
Le médium est par exemple un gaz ou un liquide dans un environnement du capteur passif 2. Le médium comprend en particulier au moins une caractéristique qui est à déterminer. Par exemple, la caractéristique concerne une particule ou une composante chimique dans le gaz ou dans le liquide, tel qu’un type et/ou une concentration d’une particule dans le gaz ou dans le liquide. Selon un autre exemple, la caractéristique est une pression, une température, ou tout autre caractéristique physique du médium.  The medium is for example a gas or a liquid in an environment of the passive sensor 2. The medium in particular comprises at least one characteristic which is to be determined. For example, the characteristic relates to a particle or a chemical component in the gas or in the liquid, such as a type and / or a concentration of a particle in the gas or in the liquid. According to another example, the characteristic is a pressure, a temperature, or any other physical characteristic of the medium.
La donnée correspondant à la mesure de la caractéristique est par exemple un chiffre, une fonction variable dans le temps, ou une distribution statistique. Le système de détermination 1 comprend un dispositif de génération de signaux radiofréquence 4, le capteur passif 2, un dispositif de conditionnement 6 et un contrôleur 8. The data corresponding to the measurement of the characteristic is for example a figure, a function which varies over time, or a statistical distribution. The determination system 1 comprises a device for generating radio frequency signals 4, the passive sensor 2, a conditioning device 6 and a controller 8.
Le dispositif de génération 4 est configuré pour générer en sortie des signaux radiofréquence. Les signaux radiofréquence ont notamment une fréquence comprise entre 23,5 MHz et 6 GHz, par exemple comprise entre 3 GHz et 6 GHz. En particulier, le dispositif de génération 4 est configuré pour générer des signaux radiofréquence présentant une fréquence supérieure à 3 GHz. Notamment, le dispositif de génération 4 est configuré pour générer des signaux radiofréquence présentant une fréquence maximale sensiblement égale à 6 GHz.  The generation device 4 is configured to generate radiofrequency signals at the output. The radiofrequency signals in particular have a frequency between 23.5 MHz and 6 GHz, for example between 3 GHz and 6 GHz. In particular, the generation device 4 is configured to generate radio frequency signals having a frequency greater than 3 GHz. In particular, the generation device 4 is configured to generate radio frequency signals having a maximum frequency substantially equal to 6 GHz.
En particulier, le dispositif de génération 4 est configuré pour générer au moins deux signaux radiofréquence à destination du capteur passif 2. Par exemple, le dispositif de génération 4 est configuré pour générer en sortie au moins un signal d’interrogation de mesure SU et au moins un signal d’interrogation de référence SI2. Notamment, le signal d’interrogation de mesure SU et le signal d’interrogation de référence SI2 ont une fréquence identique. Par exemple, les signaux d’interrogation SI1 et de référence SI2 sont de même amplitude et de même fréquence.  In particular, the generation device 4 is configured to generate at least two radio frequency signals intended for the passive sensor 2. For example, the generation device 4 is configured to generate at output at least one measurement interrogation signal SU and at minus a reference interrogation signal SI2. In particular, the measurement interrogation signal SU and the reference interrogation signal SI2 have an identical frequency. For example, the interrogation signals SI1 and of reference SI2 are of the same amplitude and the same frequency.
Notamment, le dispositif de génération 4 est configuré pour générer au moins le signal d’interrogation de mesure SI1 et au moins le signal d’interrogation de référence SI2 présentant chacun une fréquence comprise entre 3 GHz et 6 GHz, notamment une fréquence supérieure à 3 GHz.  In particular, the generation device 4 is configured to generate at least the measurement interrogation signal SI1 and at least the reference interrogation signal SI2 each having a frequency between 3 GHz and 6 GHz, in particular a frequency greater than 3 GHz.
Le capteur passif 2 est notamment un capteur passif à transduction électromagnétique (EM).  The passive sensor 2 is in particular a passive sensor with electromagnetic transduction (EM).
On entend par « capteur passif à transduction EM » un capteur passif dont la mesure de la valeur de la grandeur physique est basée sur une variation de la distribution du champ électromagnétique dans le capteur en fonction de la variation de la grandeur physique, entraînant une modification du signal appliqué en entrée du capteur.  The term "passive transducer with EM transduction" means a passive sensor whose measurement of the value of the physical quantity is based on a variation of the distribution of the electromagnetic field in the sensor as a function of the variation of the physical quantity, resulting in a modification of the signal applied to the sensor input.
Le capteur passif 2 est configuré pour recevoir en entrée le signal d’interrogation de mesure SI1 et le signal d’interrogation de référence SI2 et pour fournir en sortie un signal de sortie de mesure SS1 et un signal de sortie de référence SS2.  The passive sensor 2 is configured to receive as input the measurement interrogation signal SI1 and the reference interrogation signal SI2 and to output a measurement output signal SS1 and a reference output signal SS2.
Le signal de sortie de mesure SS1 et le signal de sortie de référence SS2 comprennent chacun par exemple une information de phase et une information d’amplitude.  The measurement output signal SS1 and the reference output signal SS2 each include, for example, phase information and amplitude information.
Plus particulièrement, le capteur passif 2 comprend une voie de mesure 10 et une voie de référence 12. La voie de mesure 10 est configurée pour recevoir en entrée le signal d’interrogation de mesure SI1 et la voie de référence 12 est configurée pour recevoir en entrée le signal d’interrogation de référence SI2. More particularly, the passive sensor 2 comprises a measurement channel 10 and a reference channel 12. The measurement channel 10 is configured to receive as input the measurement interrogation signal SI1 and the reference channel 12 is configured to receive as input the reference interrogation signal SI2.
La voie de mesure 10 est configurée pour altérer le signal d’interrogation de mesure SU en fonction de la caractéristique du médium, et configurée pour fournir le signal de sortie de mesure SS1 en sortie du capteur passif 2. Le signal de sortie de mesure SS1 correspond ainsi au signal d’interrogation de mesure SI1 qui est altéré selon la caractéristique du médium. Par exemple, la voie de mesure 10 est configurée pour altérer la phase et l’amplitude du signal d’interrogation de mesure SI1 .  The measurement channel 10 is configured to alter the measurement interrogation signal SU as a function of the characteristic of the medium, and configured to supply the measurement output signal SS1 at the output of the passive sensor 2. The measurement output signal SS1 thus corresponds to the measurement interrogation signal SI1 which is altered according to the characteristic of the medium. For example, the measurement channel 10 is configured to alter the phase and the amplitude of the measurement interrogation signal SI1.
La voie de référence 12 est par exemple configurée pour fournir un signal de sortie de référence SS2 identique au signal d’interrogation de référence SI2. Selon un autre exemple, la voie de référence 12 est configurée pour modifier le signal d’interrogation de référence SI2 selon une modification constante sur le temps ou une modification liée à un ensemble de paramètres comme pour la voie de mesure 10, à l’exclusion totale ou partielle de la caractéristique du médium que l’on souhaite mesurer. Par exemple, l’amplitude ou la phase du signal d’interrogation de référence SI2 est modifiée par un changement ou une modification liée à un ensemble de paramètres comme pour la voie de mesure, à l’exclusion totale ou partielle de la caractéristique du médium que l’on souhaite mesurer.  The reference channel 12 is for example configured to provide a reference output signal SS2 identical to the reference interrogation signal SI2. According to another example, the reference channel 12 is configured to modify the reference interrogation signal SI2 according to a constant modification over time or a modification linked to a set of parameters as for the measurement channel 10, excluding total or partial of the characteristic of the medium which one wishes to measure. For example, the amplitude or phase of the reference interrogation signal SI2 is modified by a change or a modification linked to a set of parameters as for the measurement channel, to the total or partial exclusion of the characteristic of the medium. that we want to measure.
Le dispositif de conditionnement 6 est configuré pour générer, à partir du signal de sortie de mesure SS1 et du signal de sortie de référence SS2, au moins un signal traité numérique STN représentatif de la caractéristique du médium.  The conditioning device 6 is configured to generate, from the measurement output signal SS1 and the reference output signal SS2, at least one digital processed signal STN representative of the characteristic of the medium.
Le contrôleur 8 est configuré pour générer un signal de commande SC à destination du dispositif de génération 4, en vue de commander la génération des signaux radiofréquence par le dispositif de génération 4.  The controller 8 is configured to generate a control signal SC intended for the generation device 4, with a view to controlling the generation of the radiofrequency signals by the generation device 4.
Le contrôleur 8 est en outre configuré pour recevoir le signal traité numérique STN et pour exploiter le signal traité numérique STN afin de déterminer la donnée.  The controller 8 is further configured to receive the digital processed signal STN and to use the digital processed signal STN to determine the data.
Un premier mode de réalisation du système de détermination 1 va maintenant être décrit plus en détail en référence à la figure 2.  A first embodiment of the determination system 1 will now be described in more detail with reference to FIG. 2.
Le dispositif de génération 4 comprend un oscillateur de référence 20, un dispositif de synthèse de fréquence 22, également appelé par exemple synthétiseur de fréquence.  The generation device 4 comprises a reference oscillator 20, a frequency synthesis device 22, also called for example frequency synthesizer.
L’oscillateur de référence 20 est configuré pour générer un signal d’oscillation SO compris entre 10 MHz et 100 MHz. L’oscillateur de référence 20 est configuré pour transmettre le signal d’oscillation SO au dispositif de synthèse de fréquence 22.  The reference oscillator 20 is configured to generate an SO oscillation signal between 10 MHz and 100 MHz. The reference oscillator 20 is configured to transmit the oscillation signal SO to the frequency synthesis device 22.
Le dispositif de synthèse de fréquence 22 est configuré pour générer, à partir du signal d’oscillation SO, un premier, un deuxième, un troisième et un quatrième signal S1 , S2, S3, S4 de fréquence différente du signal d’oscillation SO. Notamment, le dispositif de synthèse de fréquence 22 comprend deux sorties différentielles, et le dispositif de synthèse de fréquence 22 est configuré pour générer pour chaque sortie différentielle deux signaux de sortie S1 , S3 et S2, S4 respectivement. The frequency synthesis device 22 is configured to generate, from the oscillation signal SO, a first, a second, a third and a fourth signal S1, S2, S3, S4 of frequency different from the oscillation signal SO. In particular, the frequency synthesis 22 comprises two differential outputs, and the frequency synthesis device 22 is configured to generate for each differential output two output signals S1, S3 and S2, S4 respectively.
La stabilité de fréquence de l’oscillateur de référence 20 est ainsi transférée au signal de sortie S1 , S2, S3, S4 dont la fréquence est ajustable.  The frequency stability of the reference oscillator 20 is thus transferred to the output signal S1, S2, S3, S4 whose frequency is adjustable.
Notamment, le dispositif de synthèse de fréquence 22 est configuré pour générer, dans une gamme de fréquences donnée les signaux de sortie S1 , S2, S3, S4 dont on peut ajuster la fréquence et l’amplitude. Selon un exemple, le dispositif de synthèse de fréquence 22 est configuré pour moduler la fréquence, la phase et/ou l’amplitude des signaux de sortie S1 , S2, S3, S4.  In particular, the frequency synthesis device 22 is configured to generate, in a given frequency range, the output signals S1, S2, S3, S4 whose frequency and amplitude can be adjusted. According to one example, the frequency synthesis device 22 is configured to modulate the frequency, the phase and / or the amplitude of the output signals S1, S2, S3, S4.
Selon l’invention, le dispositif de synthèse de fréquence 22 comprend un circuit de boucle à verrouillage de phase 24.  According to the invention, the frequency synthesis device 22 comprises a phase-locked loop circuit 24.
Dans le mode de réalisation illustré sur la Figure 2, le dispositif de synthèse de fréquence 22 comprend en outre un oscillateur local 26 et un diviseur de sortie 28 (ou « output divider » en anglais).  In the embodiment illustrated in Figure 2, the frequency synthesis device 22 further comprises a local oscillator 26 and an output divider 28 (or "output divider" in English).
Le circuit de boucle à verrouillage de phase 24, également appelé PLL (de l’anglais « Phase-locked loop »), est, de manière connue en soi, configuré pour modifier un angle de phase du signal d’oscillation SO reçu en entrée de sorte que le décalage de la phase entre le signal d’oscillation SO provenant de l’oscillateur de référence 20 et un signal généré par l’oscillateur local 26 reste sensiblement proche et constant.  The phase-locked loop circuit 24, also called PLL (from the English "Phase-locked loop"), is, in a manner known per se, configured to modify a phase angle of the oscillation signal SO received at input so that the phase shift between the oscillation signal SO from the reference oscillator 20 and a signal generated by the local oscillator 26 remains substantially close and constant.
Par exemple, le signal d’oscillation SO est une oscillation indépendante de l’oscillateur local 26. Lorsque le signal généré par l’oscillateur local 26 est modifié, le circuit de boucle à verrouillage de phase 24 est configuré pour recevoir le signal d’oscillation SO en entrée et pour modifier l’angle de phase de ce signal pour fournir au moins un signal en sortie. Le signal d’oscillation SO est ainsi modifié par le circuit de boucle à verrouillage de phase 24 en fonction du signal généré par l’oscillateur local 26.  For example, the oscillation signal SO is an oscillation independent of the local oscillator 26. When the signal generated by the local oscillator 26 is modified, the phase locked loop circuit 24 is configured to receive the signal SO oscillation at input and to modify the phase angle of this signal to provide at least one signal at output. The oscillation signal SO is thus modified by the phase-locked loop circuit 24 as a function of the signal generated by the local oscillator 26.
L’oscillateur local 26, également appelé VCO (de l’anglais « Voltage Controlled Oscillator »), est un oscillateur commandé en tension par le signal de commande SC du contrôleur 8. Par exemple, la fréquence de l’oscillateur local 26 est modifiée en fonction du signal de contrôle SC.  The local oscillator 26, also called VCO (from the English “Voltage Controlled Oscillator”), is an oscillator controlled in voltage by the control signal SC of the controller 8. For example, the frequency of the local oscillator 26 is modified according to the control signal SC.
Le diviseur de sortie 28 est configuré pour diviser le signal fourni par le circuit de boucle à verrouillage de phase 24, en particulier configuré pour générer les signaux S1 , S2, S3, S4 à partir du signal fourni par le circuit de boucle à verrouillage de phase 24.  The output divider 28 is configured to divide the signal supplied by the phase locked loop circuit 24, in particular configured to generate the signals S1, S2, S3, S4 from the signal supplied by the phase locked loop circuit phase 24.
Selon l’exemple de la figure 1 , le dispositif de synthèse de fréquence 22, et en particulier le circuit de boucle à verrouillage de phase 24, est configuré pour générer au moins le premier signal S1 et le deuxième signal S2 identiques en terme de puissance et de fréquence. Les premier et deuxième signaux S1 , S2 sont notamment en opposition de phase l’un par rapport à l’autre. En outre, le dispositif de synthèse de fréquence 22 est configuré pour générer le troisième signal S3 et le quatrième signal S4, identiques en terme de puissance et de fréquence. Les troisième et quatrième signaux S3, S4 sont notamment en opposition de phase l’un par rapport à l’autre. Les troisième et quatrième signaux S3, S4 sont notamment des signaux d’oscillation locale. According to the example of FIG. 1, the frequency synthesis device 22, and in particular the phase-locked loop circuit 24, is configured to generate at least the first signal S1 and the second signal S2 identical in terms of power and frequency. The first and second signals S1, S2 are in particular in phase opposition with respect to each other. In addition, the frequency synthesis device 22 is configured to generate the third signal S3 and the fourth signal S4, identical in terms of power and frequency. The third and fourth signals S3, S4 are in particular in phase opposition with respect to each other. The third and fourth signals S3, S4 are in particular local oscillation signals.
Le dispositif de génération 4 comprend en outre un premier amplificateur 30 et un deuxième amplificateur 32. Le premier amplificateur 30 est configuré pour amplifier le premier signal S1 et pour générer, à partir du premier signal S1 , le signal d’interrogation de mesure SI1 et un signal comparatif de mesure SC1.  The generation device 4 further comprises a first amplifier 30 and a second amplifier 32. The first amplifier 30 is configured to amplify the first signal S1 and to generate, from the first signal S1, the measurement interrogation signal SI1 and a comparative measurement signal SC1.
Le deuxième amplificateur 32 est configuré pour amplifier le deuxième signal S2 et pour générer, à partir du deuxième signal S2, le signal d’interrogation de référence SI2 et un signal comparatif de référence SC2.  The second amplifier 32 is configured to amplify the second signal S2 and to generate, from the second signal S2, the reference interrogation signal SI2 and a comparative reference signal SC2.
Les premiers et deuxième amplificateurs 30, 32 sont des amplificateurs différentiels. Notamment, les premiers et deuxième amplificateurs 30, 32 sont des amplificateurs présentant un gain ajustable.  The first and second amplifiers 30, 32 are differential amplifiers. In particular, the first and second amplifiers 30, 32 are amplifiers having an adjustable gain.
Chaque amplificateur 30, 32 est par exemple configuré pour fonctionner en mode différentiel, configuré pour recevoir des signaux différentiels en entrée et pour fournir des signaux différentiels en sortie.  Each amplifier 30, 32 is for example configured to operate in differential mode, configured to receive differential signals at input and to supply differential signals at output.
Selon un autre exemple, chaque amplificateur 30, 32 est configuré pour fonctionner en mode semi-différentiel, configuré pour recevoir en entrée des signaux non différentiels et pour fournir en sortie des signaux différentiels. Dans le cas d’un fonctionnement en mode semi-différentiel, des baluns (non représentés) sont disposés en entrée de l’amplificateur 30, 32.  According to another example, each amplifier 30, 32 is configured to operate in semi-differential mode, configured to receive non-differential signals at input and to output differential signals at output. In the case of operation in semi-differential mode, baluns (not shown) are arranged at the input of the amplifier 30, 32.
Le fait d’utiliser l’amplificateur 30, 32 en mode semi-différentiel permet notamment de limiter la complexité de l’amplificateur et les coûts en réduisant le nombre de composants.  The fact of using the amplifier 30, 32 in semi-differential mode makes it possible in particular to limit the complexity of the amplifier and the costs by reducing the number of components.
Chaque amplificateur 30, 32 admet par exemple un gain en tension ajustable à 6 dB, 12 dB et 15,5 dB en fonctionnement différentiel, 5,3 dB, 10,3 dB et 13 dB en fonctionnement semi-différentiel. Ainsi, si le gain est ajusté à 10 dB, alors chaque voie de sortie différentielle, à savoir les signaux SU , SC1 ou SI2, SC2, est amplifiée de 5 dB.  Each amplifier 30, 32 admits for example an adjustable voltage gain of 6 dB, 12 dB and 15.5 dB in differential operation, 5.3 dB, 10.3 dB and 13 dB in semi-differential operation. Thus, if the gain is adjusted to 10 dB, then each differential output channel, namely the signals SU, SC1 or SI2, SC2, is amplified by 5 dB.
Le dispositif de génération 4 est notamment configuré pour générer en sortie les signaux SI1 , SI2, SC1 et SC2. Les signaux SI1 , SI2, SC1 et SC2 sont notamment des signaux radiofréquence et différentiels. Par « signal différentiel », il est entendu un signal comprenant une composante positive et une composante négative. Notamment, la composante négative a une valeur absolue identique à la composante positive du signal différentiel. The generation device 4 is notably configured to generate the signals SI1, SI2, SC1 and SC2 as outputs. The signals SI1, SI2, SC1 and SC2 are in particular radiofrequency and differential signals. By "differential signal" is meant a signal comprising a positive component and a negative component. In particular, the negative component has an absolute value identical to the positive component of the differential signal.
En particulier, chaque amplificateur 30, 32 est configuré pour fournir deux signaux en opposition de phase de même puissance pour chacune des sorties. Selon l’exemple, le signal SU est en opposition de phase avec le signal SC1 et le signal SI2 est en opposition de phase avec le signal SC2.  In particular, each amplifier 30, 32 is configured to supply two signals in phase opposition of the same power for each of the outputs. According to the example, the signal SU is in phase opposition with the signal SC1 and the signal SI2 is in phase opposition with the signal SC2.
Le signal d’interrogation de mesure SU est destiné à être reçu en entrée de la voie de mesure 10 du capteur passif 2. Dans la voie de mesure, le signal d’interrogation de mesure SI1 est altéré en fonction de la valeur de la caractéristique mesurée par le capteur passif, pour fournir en sortie de la voie de mesure 10 un signal de sortie de mesure SS1.  The measurement interrogation signal SU is intended to be received at the input of the measurement channel 10 of the passive sensor 2. In the measurement channel, the measurement interrogation signal SI1 is altered as a function of the value of the characteristic. measured by the passive sensor, to provide at the output of the measurement channel 10 a measurement output signal SS1.
Par ailleurs, le signal comparatif de mesure SC1 n’est pas altéré en fonction de la valeur de la caractéristique mesurée par le capteur.  Furthermore, the comparative measurement signal SC1 is not altered as a function of the value of the characteristic measured by the sensor.
Le signal d’interrogation de référence SI2 est destiné à être reçu en entrée de la voie de référence 12 du capteur 2. Dans la voie de référence 12, le signal d’interrogation de référence SI2 n’est pas altéré en fonction de la valeur de la caractéristique mesurée par le capteur, mais son amplitude ou sa phase peut être modifié par un changement indépendant tout ou partiellement de la caractéristique mesurée, pour fournir, en sortie de la voie de référence 12, un signal de sortie de référence SS2.  The reference interrogation signal SI2 is intended to be received at the input of the reference channel 12 of the sensor 2. In the reference channel 12, the reference interrogation signal SI2 is not altered as a function of the value of the characteristic measured by the sensor, but its amplitude or its phase can be modified by a change entirely or partially of the measured characteristic, to provide, at the output of the reference channel 12, a reference output signal SS2.
Selon le premier mode de réalisation, le dispositif de conditionnement 6 est configuré pour recevoir en entrée le signal comparatif de mesure SC1 , le signal comparatif de référence SC2, le signal de sortie de mesure SS1 , le signal de sortie de référence SS2 et les signaux en sortie du dispositif 22, S3 et S4. Le dispositif de conditionnement 6 est notamment configuré pour générer en sortie au moins le signal traité numérique STN.  According to the first embodiment, the conditioning device 6 is configured to receive as input the comparative measurement signal SC1, the comparative reference signal SC2, the measurement output signal SS1, the reference output signal SS2 and the signals at the output of the device 22, S3 and S4. The conditioning device 6 is in particular configured to generate at output at least the digital processed signal STN.
Le dispositif de conditionnement 6 comprend un premier mixeur 40, un deuxième mixeur 42, un premier filtre passe-bas 44, un deuxième filtre passe-bas 46 et un convertisseur analogique-numérique 48, également appelé CAN.  The conditioning device 6 comprises a first mixer 40, a second mixer 42, a first low-pass filter 44, a second low-pass filter 46 and an analog-digital converter 48, also called ADC.
Le premier mixeur 40 est configuré pour mélanger le signal de sortie de mesure SS1 avec le troisième signal S3 provenant du diviseur de sortie 28, qui joue le rôle de signal d’oscillation locale, pour générer un signal de mesure mélangé SM1.  The first mixer 40 is configured to mix the measurement output signal SS1 with the third signal S3 from the output divider 28, which acts as a local oscillation signal, to generate a mixed measurement signal SM1.
Le premier mixeur 40 est par ailleurs configuré pour mélanger le signal comparatif de mesure SC1 avec le troisième signal S3, pour générer un signal comparatif de mesure mélangé SCM1 .  The first mixer 40 is also configured to mix the comparative measurement signal SC1 with the third signal S3, to generate a mixed measurement comparison signal SCM1.
Le deuxième mixeur 42 est configuré pour mélanger le signal de sortie de référence SS2 avec le quatrième signal S4, en tant que signal d’oscillation locale pour générer un signal de référence mélangé SM2. Le deuxième mixeur 42 est par ailleurs configuré pour mélanger le signal comparatif de référence SC2 avec le quatrième signal S4, pour générer un signal comparatif de référence mélangé SCM2. The second mixer 42 is configured to mix the reference output signal SS2 with the fourth signal S4, as a local oscillation signal to generate a mixed reference signal SM2. The second mixer 42 is further configured to mix the comparative reference signal SC2 with the fourth signal S4, to generate a mixed comparative reference signal SCM2.
Chaque mixeur 40, 42 comprend par exemple deux noyaux de mixage (non représentés). Chaque mixeur 40, 42 est configuré pour fonctionner dans une gamme de fréquence comprise entre 100 MHz et 6 GHz. En outre, chaque mixeur 40, 42 comprend par exemple un dispositif de linéarisation configuré pour linéariser des opérations de mixage.  Each mixer 40, 42 comprises for example two mixing cores (not shown). Each mixer 40, 42 is configured to operate in a frequency range between 100 MHz and 6 GHz. In addition, each mixer 40, 42 comprises for example a linearization device configured to linearize mixing operations.
Le premier filtre passe-bas 44 est configuré pour filtrer le signal de mesure mélangé SM1 pour produire au moins un premier signal traité ST1. Le deuxième filtre passe-bas 46 est configuré pour filtrer le signal de référence mélangé SM2 pour produire au moins un deuxième signal traité ST2. Les premier et deuxième signaux traités ST1 , ST2 sont notamment des signaux analogiques.  The first low-pass filter 44 is configured to filter the mixed measurement signal SM1 to produce at least one first processed signal ST1. The second low-pass filter 46 is configured to filter the mixed reference signal SM2 to produce at least one second processed signal ST2. The first and second processed signals ST1, ST2 are in particular analog signals.
Le premier filtre passe-bas 44 est en outre configuré pour filtrer le signal comparatif de mesure mélangé pour produire un troisième signal traité ST3. Le deuxième filtre passe-bas 46 est de même configuré pour filtrer le signal comparatif de référence mélangé pour produire un quatrième signal traité ST4.  The first low-pass filter 44 is further configured to filter the mixed measurement comparison signal to produce a third processed signal ST3. The second low-pass filter 46 is similarly configured to filter the mixed comparative reference signal to produce a fourth processed signal ST4.
En particulier, chaque filtre passe-bas 44, 46 est configuré pour atténuer des éventuels signaux parasites dont la fréquence ne correspond pas à celle du signal souhaité, telles que par exemple des harmoniques de la fréquence d’oscillation de l’oscillateur local 26.  In particular, each low-pass filter 44, 46 is configured to attenuate any parasitic signals whose frequency does not correspond to that of the desired signal, such as for example harmonics of the oscillation frequency of the local oscillator 26.
Chaque filtre passe-bas 44, 46 est par exemple un filtre d’ordre 4, tel qu’un filtre passe bas de Tchebychev d’ordre 4.  Each low-pass filter 44, 46 is for example a filter of order 4, such as a low-pass Chebyshev filter of order 4.
Les premier et deuxième filtres passe-bas 44, 46 sont configurés pour transmettre le premier et deuxième signal traités ST1 , ST2 vers le convertisseur analogique- numérique 48.  The first and second low-pass filters 44, 46 are configured to transmit the first and second processed signal ST1, ST2 to the analog-digital converter 48.
Le convertisseur analogique-numérique 48 est, de manière connue en soi, configuré pour convertir les premier et deuxième signaux traités ST1 , ST2, ainsi que les troisième et quatrième signaux traités ST3, ST4, en signal traité numérique STN représentatif de la caractéristique du médium.  The analog-digital converter 48 is, in a manner known per se, configured to convert the first and second processed signals ST1, ST2, as well as the third and fourth processed signals ST3, ST4, into digital processed signal STN representative of the characteristic of the medium. .
Le contrôleur 8 est notamment configuré pour exploiter le signal traité numérique STN afin de déterminer la donnée correspondant à la mesure de la caractéristique du médium. Par exemple, le contrôleur 8 est configuré pour appliquer au moins une fonction prédéterminée au signal traité numérique STN afin d’obtenir cette donnée. Le contrôleur 8 comprend une horloge qui est par exemple configurée pour fonctionner à une fréquence comprise entre 60 et 100 MHz, de préférence sensiblement égale à 84 MHz. The controller 8 is notably configured to exploit the digital processed signal STN in order to determine the data corresponding to the measurement of the characteristic of the medium. For example, the controller 8 is configured to apply at least one predetermined function to the digital processed signal STN in order to obtain this data. The controller 8 comprises a clock which is for example configured to operate at a frequency between 60 and 100 MHz, preferably substantially equal to 84 MHz.
Un deuxième mode de réalisation du système de détermination va maintenant être décrit en référence à la figure 3.  A second embodiment of the determination system will now be described with reference to FIG. 3.
Les éléments identiques par rapport au premier mode de réalisation ne sont pas répétés. Seules les différences entre ces modes de réalisation sont mises en évidence.  Elements identical to the first embodiment are not repeated. Only the differences between these embodiments are highlighted.
De préférence, le dispositif de génération 4 selon le deuxième mode de réalisation diffère du dispositif de génération selon le premier mode de réalisation en ce qu’il est dépourvu d’amplificateurs.  Preferably, the generation device 4 according to the second embodiment differs from the generation device according to the first embodiment in that it is devoid of amplifiers.
Ainsi, le dispositif de synthèse de fréquence 22, et en particulier le circuit de boucle à verrouillage de phase 24, est configuré pour générer au moins le premier signal S1 , qui est le signal d’interrogation de mesure SU , et le deuxième signal S2, qui est le signal d’interrogation de référence SI2.  Thus, the frequency synthesis device 22, and in particular the phase-locked loop circuit 24, is configured to generate at least the first signal S1, which is the measurement interrogation signal SU, and the second signal S2 , which is the reference interrogation signal SI2.
Selon le deuxième mode de réalisation, le dispositif de synthèse de fréquence 22 du dispositif de génération 4 est ainsi configuré pour générer en sortie le signal d’interrogation de mesure SU et le signal d’interrogation de référence SI2 à destination du capteur passif 2. Le dispositif de synthèse de fréquence 22 est ainsi directement connecté au capteur passif 2, et en particulier directement connecté à la voie de mesure 10 et à la voie de référence 12.  According to the second embodiment, the frequency synthesis device 22 of the generation device 4 is thus configured to generate at output the measurement interrogation signal SU and the reference interrogation signal SI2 intended for the passive sensor 2. The frequency synthesis device 22 is thus directly connected to the passive sensor 2, and in particular directly connected to the measurement channel 10 and to the reference channel 12.
Le signal d’interrogation de mesure SI1 est par exemple du type  The measurement interrogation signal SI1 is for example of the type
Sll(t) =— A1 X cos(cot + qj- , Sll (t) = - A 1 X cos (cot + qj-,
Ai étant l’amplitude (constante) du signal, w la pulsation et f1 étant l’angle de phase. Ai being the (constant) amplitude of the signal, w the pulsation and f 1 being the phase angle.
Selon cet exemple, le signal d’interrogation de référence SI2 est  According to this example, the reference interrogation signal SI2 is
S 12 (t) =— A2 X cos(cot + f2), S 12 (t) = - A 2 X cos (cot + f 2 ),
A2 étant l’amplitude constante du signal et f2 étant l’angle de phase. A 2 being the constant amplitude of the signal and f 2 being the phase angle.
Le dispositif de synthèse de fréquence 22 est en outre configuré pour générer les troisième et quatrième signaux S3, S4 en sortie.  The frequency synthesis device 22 is further configured to generate the third and fourth signals S3, S4 at output.
Selon le présent exemple, le troisième signal S3 est défini comme suit : According to the present example, the third signal S3 is defined as follows:
Figure imgf000013_0001
(cot + q^)
Figure imgf000013_0001
(cot + q ^)
et le quatrième signal S4 est défini comme suit :  and the fourth signal S4 is defined as follows:
54 = A2 X cos(cot + f2). 54 = A 2 X cos (cot + f 2 ).
Le troisième signal et le quatrième signal S3, S4 jouent à la fois le rôle de signal comparatif et de signal d’oscillation locale.  The third signal and the fourth signal S3, S4 act both as a comparative signal and as a local oscillation signal.
Le composant sous test ou le capteur passif 2 est configuré pour modifier le signal d’interrogation de mesure SI1 , pour fournir en sortie le signal de sortie de mesure SS1 par exemple défini comme suit : 551 =—Ai X cos(cot + fί), The component under test or the passive sensor 2 is configured to modify the measurement interrogation signal SI1, to output the measurement output signal SS1 for example defined as follows: 551 = —Ai X cos (cot + fί),
-Ai étant la constante At modifiée en fonction de la caractéristique du médium, et cpi étant l’angle de phase ( imodifié selon la caractéristique du médium. -Ai being the constant A t modified according to the characteristic of the medium, and cpi being the phase angle (imodified according to the characteristic of the medium.
En outre, le capteur passif 2 est configuré pour fournir en sortie le signal de sortie de référence SS2, par exemple défini comme suit :  In addition, the passive sensor 2 is configured to output the reference output signal SS2, for example defined as follows:
552 =— A'2 X cos(cot + f^), 552 = - A ' 2 X cos (cot + f ^),
avec -A'2 étant la constante A2 éventuellement modifiée de manière constante sur le temps ou comprenant une modification liée à un ensemble de paramètres comme pour la voie de mesure 10, à l’exclusion totale ou partielle de la caractéristique du médium que l’on souhaite mesurer, et f2' étant l’angle de phase f2 éventuellement modifié de manière constante sur le temps ou comprenant une modification liée à un ensemble de paramètres comme pour la voie de mesure 10, à l’exclusion totale ou partielle de la caractéristique du médium que l’on souhaite mesurer. with -A ' 2 being the constant A 2 possibly modified constantly over time or comprising a modification linked to a set of parameters as for measurement channel 10, to the total or partial exclusion of the characteristic of the medium that l 'we wish to measure, and f 2 ' being the phase angle f 2 possibly modified constantly over time or comprising a modification linked to a set of parameters as for measurement channel 10, to the total or partial exclusion the characteristic of the medium we want to measure.
Le dispositif de conditionnement 6 comprend un premier démodulateur 50, un deuxième démodulateur 52, un premier filtre passe-bas 54 et un deuxième filtre passe- bas 56.  The conditioning device 6 comprises a first demodulator 50, a second demodulator 52, a first low-pass filter 54 and a second low-pass filter 56.
Le premier démodulateur 50 est configuré pour démoduler le signal de sortie de mesure SS1 , en fonction du troisième signal S3, pour produire un signal de mesure démodulé SD1 .  The first demodulator 50 is configured to demodulate the measurement output signal SS1, as a function of the third signal S3, to produce a demodulated measurement signal SD1.
Le signal de mesure démodulé SD1 comprend par exemple deux signaux, l_CH1 et Q_CH1 définis comme suit :  The demodulated measurement signal SD1 comprises for example two signals, l_CH1 and Q_CH1 defined as follows:
I_CH1 = k X [A! X cos(cot + q^)] X [—Ai X cos(cot + ( i)] I_CH1 = k X [A ! X cos (cot + q ^)] X [—Ai X cos (cot + (i)]
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001
avec k étant un facteur de conversion du premier démodulateur 50.  with k being a conversion factor of the first demodulator 50.
Le deuxième démodulateur 52 est configuré pour démoduler le signal de sortie de référence SS2, en fonction du quatrième signal S4, pour produire un signal de référence démodulé SD2.  The second demodulator 52 is configured to demodulate the reference output signal SS2, based on the fourth signal S4, to produce a demodulated reference signal SD2.
Le signal de référence démodulé SD2 comprend par exemple deux signaux, l_CH2 et Q_CH2 définis comme suit :  The demodulated reference signal SD2 comprises for example two signals, l_CH2 and Q_CH2 defined as follows:
I_CH2 = k X [A2 X cos(cot + f2)] X [— A'2 X cos(cot + f2' )]
Figure imgf000015_0001
I_CH2 = k X [A 2 X cos (cot + f 2 )] X [- A ' 2 X cos (cot + f 2 ')]
Figure imgf000015_0001
Notamment, les premier et deuxième démodulateurs 50, 52 sont configurés pour démoduler des signaux analogiques et pour générer en sortie des signaux analogiques. En d’autres termes, les premier et deuxième démodulateurs 50, 52 sont configurés pour fonctionner dans le domaine analogique.  In particular, the first and second demodulators 50, 52 are configured to demodulate analog signals and to generate analog signals at the output. In other words, the first and second demodulators 50, 52 are configured to operate in the analog domain.
Le premier filtre passe-bas 54 est configuré pour filtrer le signal de mesure démodulé SD1 pour produire au moins un premier signal traité ST 1.  The first low-pass filter 54 is configured to filter the demodulated measurement signal SD1 to produce at least one first processed signal ST 1.
Le deuxième filtre passe-bas 56 est configuré pour filtrer le signal de référence démodulé SD2 pour produire au moins un deuxième signal traité ST2.  The second low-pass filter 56 is configured to filter the demodulated reference signal SD2 to produce at least one second processed signal ST2.
Par exemple, le premier filtre passe-bas 54 correspond au premier filtre passe-bas 44 du premier mode de réalisation, et le deuxième filtre passe-bas 56 correspond au deuxième filtre passe-bas 46 du premier mode de réalisation.  For example, the first low-pass filter 54 corresponds to the first low-pass filter 44 of the first embodiment, and the second low-pass filter 56 corresponds to the second low-pass filter 46 of the first embodiment.
Le premier et le deuxième filtre passe-bas 54, 56 sont destinés notamment à extraire du signal de mesure démodulé SD1 et du signal de référence démodulé SD2 la composante continue de ces signaux.  The first and second low-pass filters 54, 56 are intended in particular to extract from the demodulated measurement signal SD1 and from the demodulated reference signal SD2 the continuous component of these signals.
Par exemple, le premier filtre passe-bas 54 est configuré pour fournir, à partir des signaux l_CH1 et Q_CH1 respectivement le premier signal traité ST1 comprenant deux signaux continus VI CH1 et VQ CH1 , définis comme suit :  For example, the first low-pass filter 54 is configured to supply, from the signals l_CH1 and Q_CH1 respectively the first processed signal ST1 comprising two continuous signals VI CH1 and VQ CH1, defined as follows:
Figure imgf000015_0002
Figure imgf000015_0002
Le deuxième filtre passe-bas 56 est par exemple configuré pour fournir, à partir des signaux l_CH2 et Q_CH2 respectivement le signal traité ST2 comprenant par exemple deux signaux continus VI CH2 et VQ CH2, définis comme suit :  The second low-pass filter 56 is for example configured to supply, from the signals l_CH2 and Q_CH2 respectively the processed signal ST2 comprising for example two continuous signals VI CH2 and VQ CH2, defined as follows:
-k x A, x Ai  -k x A, x Ai
VI-CH2 = - - i X cos (f2 - f2' )
Figure imgf000015_0003
VI-CH2 = - - i X cos (f 2 - f 2 ')
Figure imgf000015_0003
Le convertisseur analogique-numérique 48 est notamment configuré pour convertir les composantes VI_CH1, VQ_CH1, VI_CH2, VQ_CH2 en composantes numériques comprises dans le signal traité numérique STN, appelés NI_CH1, NQ_CH1, NI_CH2, NQ_CH2. The analog-digital converter 48 is notably configured to convert the components VI_CH1, VQ_CH1, VI_CH2, VQ_CH2 into digital components included in the digital processed signal STN, called NI_CH1, NQ_CH1, NI_CH2, NQ_CH2.
Le contrôleur 8 est notamment configuré pour recevoir le signal traité numérique STN et pour exploiter le signal traité numérique STN afin de déterminer la donnée, notamment par détermination du gain des signaux et de l’angle de phase.  The controller 8 is in particular configured to receive the digital processed signal STN and to use the digital processed signal STN to determine the data, in particular by determining the gain of the signals and the phase angle.
Par exemple, le contrôleur 8 est configuré pour déterminer les gains en décibel et les angles de phases en degré selon les équations suivantes :  For example, the controller 8 is configured to determine the decibel gains and the phase angles in degrees according to the following equations:
Gain(dB) = 20 X log10 (V(NI_CH12 + NQ_CH12)) Gain (dB) = 20 X log 10 (V (NI_CH1 2 + NQ_CH1 2 ))
Gain(dB) = 20 X log10 (y (VI_CH12 + VQ_CH12)) Gain (dB) = 20 X log 10 (y (VI_CH1 2 + VQ_CH1 2 ))
NQ_CH1 180 NQ_CH1 180
Phase(°) Arctan2 x  Phase (°) Arctan2 x
NI_CH1 p  NI_CH1 p
180 180
Phase Phase
Figure imgf000016_0001
p
Figure imgf000016_0001
p
Le dispositif de conditionnement 6 comprend en outre par exemple quatre transformateurs d’impédance 58, également appelés baluns (de l’anglais « balanced- unbalanced »). Les transformateurs d’impédance sont connus en soi.  The conditioning device 6 further comprises for example four impedance transformers 58, also called baluns (from the English "balanced-unbalanced"). Impedance transformers are known per se.
Dans le système de détermination 1 , selon le deuxième mode de réalisation, les transformateurs d’impédance 58 sont notamment configurés pour adapter l’impédance du signal de sortie de mesure SS1 ou du signal de sortie de référence SS2.  In the determination system 1, according to the second embodiment, the impedance transformers 58 are notably configured to adapt the impedance of the measurement output signal SS1 or of the reference output signal SS2.
Selon le premier et deuxième mode de réalisation, le système de détermination 1 est configuré pour effectuer une mesure différentielle compte tenu de la voie de mesure 10 et de la voie de référence 12. Selon un mode de réalisation alternatif, le système de détermination 1 comprend deux voies de mesure.  According to the first and second embodiment, the determination system 1 is configured to carry out a differential measurement taking into account the measurement channel 10 and the reference channel 12. According to an alternative embodiment, the determination system 1 comprises two measurement channels.
Des combinaisons, lorsque techniquement possible, entre le premier mode de réalisation et le deuxième mode de réalisation, sont également envisageables.  Combinations, when technically possible, between the first embodiment and the second embodiment, are also conceivable.
On conçoit que le système de détermination 1 présente une pluralité d’avantages. It is understood that the determination system 1 has a plurality of advantages.
Notamment, le circuit de boucle à verrouillage de phase 24 permet d’obtenir un système de détermination 1 présentant une fréquence de fonctionnement jusqu’à 6 GHz. In particular, the phase locked loop circuit 24 makes it possible to obtain a determination system 1 having an operating frequency up to 6 GHz.
Le fait d’utiliser le capteur passif 2 comprenant la voie de mesure 10 et la voie de référence 12 permet d’obtenir des mesures différentielles. Aussi, une grande précision de mesure et une compensation d’effets non spécifiques, telles que des variations de paramètres non spécification à la caractéristique du médium sont obtenues grâce aux deux voies 10, 12 du capteur passif 2. Finalement, les composantes utilisées sont globalement faibles en coût par rapport à la précision de la donnée obtenue par le système de détermination 1 de la caractéristique du médium. Par exemple, le circuit de boucle à verrouillage de phase 24 selon l’invention est globalement moins cher qu’un synthétiseur de fréquence selon le principe de synthèse numérique directe (ou DDS de l’anglais « Direct Digital Synthesis ») avec des performances comparables. The fact of using the passive sensor 2 comprising the measurement channel 10 and the reference channel 12 makes it possible to obtain differential measurements. Also, high measurement accuracy and compensation for non-specific effects, such as variations in parameters not specified in the characteristic of the medium, are obtained by means of the two channels 10, 12 of the passive sensor 2. Finally, the components used are overall low in cost compared to the precision of the data obtained by the system 1 for determining the characteristic of the medium. For example, the phase-locked loop circuit 24 according to the invention is overall less expensive than a frequency synthesizer according to the principle of direct digital synthesis (or DDS from English "Direct Digital Synthesis") with comparable performance .

Claims

REVENDICATIONS
1.- Système de détermination (1 ) d’au moins une donnée correspondant à une mesure d’une caractéristique d’un médium par au moins un capteur passif (2) dépourvu d’alimentation électrique, caractérisé en ce que le système de détermination (1 ) comprend : 1.- Determination system (1) of at least one data item corresponding to a measurement of a characteristic of a medium by at least one passive sensor (2) devoid of electrical supply, characterized in that the determination system (1) includes:
- un dispositif de génération (4) de signaux radiofréquence comprenant un oscillateur de référence (20) et un circuit de boucle à verrouillage de phase (24), le dispositif de génération (4) étant configuré pour générer en sortie au moins un signal d’interrogation de mesure (SU ) et un signal d’interrogation de référence (SI2) de fréquence identique ;  - a device for generating (4) radio frequency signals comprising a reference oscillator (20) and a phase locked loop circuit (24), the generating device (4) being configured to generate at least one signal d measurement interrogation (SU) and a reference interrogation signal (SI2) of identical frequency;
- le capteur passif (2) comprenant une voie de mesure (10) et une voie de référence (12), le capteur passif (2) étant configuré pour recevoir, en entrée de la voie de mesure (10), au moins le signal d’interrogation de mesure (SU ), et pour recevoir, en entrée de la voie de référence (12), au moins le signal d’interrogation de référence (SI2), la voie de mesure (10) étant configurée pour altérer le signal d’interrogation de mesure (SU ) en fonction de la caractéristique du médium, et configurée pour fournir un signal de sortie de mesure (SS1 ) en sortie du capteur passif (2), la voie de référence (12) étant configurée pour fournir un signal de sortie de référence (SS2) en sortie du capteur passif (2) ;  - the passive sensor (2) comprising a measurement channel (10) and a reference channel (12), the passive sensor (2) being configured to receive, at the input of the measurement channel (10), at least the signal measurement interrogation (SU), and to receive, at the input of the reference channel (12), at least the reference interrogation signal (SI2), the measurement channel (10) being configured to alter the signal measurement interrogation (SU) as a function of the characteristic of the medium, and configured to supply a measurement output signal (SS1) at the output of the passive sensor (2), the reference channel (12) being configured to provide a reference output signal (SS2) at the output of the passive sensor (2);
- un dispositif de conditionnement (6) du signal de sortie de mesure (SS1 ) et du signal de sortie de référence (SS2), le dispositif de conditionnement (6) étant configuré pour générer, à partir du signal de sortie de mesure (SS1 ) et du signal de sortie de référence (SS2), au moins un signal traité numérique (STN) représentatif de la caractéristique du médium,  - a conditioning device (6) of the measurement output signal (SS1) and the reference output signal (SS2), the conditioning device (6) being configured to generate, from the measurement output signal (SS1 ) and the reference output signal (SS2), at least one digital processed signal (STN) representative of the characteristic of the medium,
- un contrôleur (8) configuré pour générer un signal de commande (SC) à destination du dispositif de génération (4), en vue de commander la génération desdits au moins deux signaux radiofréquence par le dispositif de génération (4), le contrôleur (8) étant en outre configuré pour recevoir le signal traité numérique (STN) et pour exploiter le signal traité numérique (STN) afin de déterminer ladite donnée.  a controller (8) configured to generate a control signal (SC) intended for the generation device (4), with a view to controlling the generation of said at least two radio frequency signals by the generation device (4), the controller ( 8) being further configured to receive the digital processed signal (STN) and to use the digital processed signal (STN) to determine said data.
2.- Système de détermination (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel le circuit de boucle à verrouillage de phase (24) est configuré pour générer au moins un premier et un deuxième signaux identiques en puissance et en fréquence (S1 , S2), le circuit de boucle à verrouillage de phase (24) étant en outre configuré pour générer un troisième et un quatrième signaux identiques en puissance et en fréquence (S3, S4), les troisième et quatrième signaux (S3, S4) étant des signaux d’oscillation locale. 2. Determination system (1) according to claim 1, in which the phase locked loop circuit (24) is configured to generate at least first and second identical signals in power and frequency (S1, S2). , the phase locked loop circuit (24) being further configured to generate a third and a fourth identical signals in power and frequency (S3, S4), the third and fourth signals (S3, S4) being local oscillation signals.
3.- Système de détermination (1 ) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de génération (4) comprend en outre un premier et un deuxième amplificateurs (30, 32), le premier amplificateur (30) étant configuré pour amplifier le premier signal (S1 ) et pour générer, à partir du premier signal (S1 ), le signal d’interrogation de mesure (SU ) et un signal comparatif de mesure (SC1 ), le deuxième amplificateur (32) étant configuré pour amplifier le deuxième signal (S2) et pour générer, à partir du deuxième signal (S2), le signal d’interrogation de référence (SI2) et un signal comparatif de référence (SC2). 3. Determination system (1) according to claim 2, wherein the generation device (4) further comprises first and second amplifiers (30, 32), the first amplifier (30) being configured to amplify the first signal (S1) and to generate, from the first signal (S1), the measurement interrogation signal (SU) and a comparative measurement signal (SC1), the second amplifier (32) being configured to amplify the second signal (S2) and to generate, from the second signal (S2), the reference interrogation signal (SI2) and a comparative reference signal (SC2).
4 Système de détermination (1 ) selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de conditionnement (6) comprend un premier mixeur (40) configuré pour mélanger le signal de sortie de mesure (SS1 ) avec le troisième signal d’oscillation locale (S3) pour générer un signal de mesure mélangé (SM1 ), et un deuxième mixeur (42) configuré pour mélanger le signal de sortie de référence (SS2) avec le quatrième signal d’oscillation locale (S4), pour générer un signal de référence mélangé (SM2). 4 Determination system (1) according to claim 3, in which the conditioning device (6) comprises a first mixer (40) configured to mix the measurement output signal (SS1) with the third local oscillation signal (S3 ) to generate a mixed measurement signal (SM1), and a second mixer (42) configured to mix the reference output signal (SS2) with the fourth local oscillation signal (S4), to generate a mixed reference signal (SM2).
5.- Système de détermination (1 ) selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de conditionnement (6) comprend en outre un premier et un deuxième filtres passe-bas (44, 46), le premier filtre passe-bas (44) étant configuré pour filtrer le signal de mesure mélangé (SM1 ) pour produire au moins un premier signal traité (ST1 ), le deuxième filtre passe-bas (46) étant configuré pour filtrer le signal de référence mélangé (SM2) pour produire au moins un deuxième signal traité (ST2). 5. Determination system (1) according to claim 4, in which the conditioning device (6) further comprises first and second low-pass filters (44, 46), the first low-pass filter (44) being configured to filter the mixed measurement signal (SM1) to produce at least a first processed signal (ST1), the second low pass filter (46) being configured to filter the mixed reference signal (SM2) to produce at least one second signal processed (ST2).
6.- Système de détermination (1 ) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de conditionnement (6) comprend un premier démodulateur (50) configuré pour démoduler le signal de sortie de mesure (SS1 ), en fonction du troisième signal d’oscillation locale (S3), pour produire un signal de mesure démodulé (SD1 ) et un deuxième démodulateur (52) configuré pour démoduler le signal de sortie de référence (SS2), en fonction du quatrième signal d’oscillation locale (S4), pour produire un signal de référence démodulé (SD2). 6. Determination system (1) according to claim 2, wherein the conditioning device (6) comprises a first demodulator (50) configured to demodulate the measurement output signal (SS1), as a function of the third signal. local oscillation (S3), to produce a demodulated measurement signal (SD1) and a second demodulator (52) configured to demodulate the reference output signal (SS2), based on the fourth local oscillation signal (S4), for produce a demodulated reference signal (SD2).
7.- Système de détermination (1 ) selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de conditionnement (6) comprend un premier et un deuxième filtres passe-bas (54, 56), le premier filtre passe-bas (54) étant configuré pour filtrer le signal de mesure démodulé (SD1 ) pour produire au moins un premier signal traité (ST1 ), le deuxième filtre passe-bas (56) étant configuré pour filtrer le signal de référence démodulé (SD2) pour produire au moins un deuxième signal traité (ST2). 7. Determination system (1) according to claim 6, in which the conditioning device (6) comprises first and second low-pass filters (54, 56), the first low-pass filter (54) being configured. to filter the demodulated measurement signal (SD1) to produce at least a first processed signal (ST1), the second low-pass filter (56) being configured to filter the demodulated reference signal (SD2) to produce at least a second processed signal (ST2).
8.- Système de détermination (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de boucle à verrouillage de phase (24) comprend un oscillateur local (26) commandé en tension par le signal de commande du contrôleur (8). 8. Determination system (1) according to any one of the preceding claims, in which the phase-locked loop circuit (24) comprises a local oscillator (26) voltage-controlled by the control signal from the controller (8 ).
9.- Système de détermination (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le signal de sortie de mesure (SS1 ) et le signal de sortie de référence (SS2) comprennent chacun une information de phase et une information d’amplitude. 9. Determination system (1) according to any one of the preceding claims, in which the measurement output signal (SS1) and the reference output signal (SS2) each include phase information and information. amplitude.
10.- Système de détermination (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins quatre transformateurs d’impédance (58) configurés pour adapter l’impédance du signal de sortie de mesure (SS1 ) ou du signal de sortie de référence (SS2). 10.- Determination system (1) according to any one of the preceding claims, comprising at least four impedance transformers (58) configured to adapt the impedance of the measurement output signal (SS1) or of the output signal of reference (SS2).
1 1 .- Système de détermination (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de génération (4) est configuré pour générer des signaux radiofréquence présentant une fréquence maximale sensiblement égale à 6 GHz. 1 1 .- Determination system (1) according to any one of the preceding claims, in which the generation device (4) is configured to generate radiofrequency signals having a maximum frequency substantially equal to 6 GHz.
12.- Système de détermination (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de génération (4) est configuré pour générer des signaux radiofréquence présentant une fréquence supérieure à 3 GHz. 12.- Determination system (1) according to any one of the preceding claims, in which the generation device (4) is configured to generate radiofrequency signals having a frequency greater than 3 GHz.
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US20100128342A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Abramovitch Daniel Y Coherent Demodulation with Reduced Latency Adapted for use in Scanning Probe Microscopes
EP2980590A1 (en) * 2013-03-28 2016-02-03 National University Corporation Kanazawa University Signal detection circuit and scanning probe microscope

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