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 Schéma
fonctionnel de deuxième degré du lecteur de transpondeurs
:
Principe
de fonctionnement du dispositif :
Alimentation
du transpondeur :
Les
transpondeurs sont des dispositifs électroniques
dits
passifs, car ils prélèvent
l'énergie nécessaire à
leur fonctionnement à partir du
champs magnétique
dans lequel ils sont "immergés"
lorsqu'ils sont placés à proximité
de la bobine du lecteur.
L'architecture
interne simplifiée d'un transpondeur
se résume à la présence
d'un
solénoïde
(circuit LC) qui, sous
l'effet des lignes de forces du champs
électromagnétique (bobine
du lecteur)
engendre aux extrémités
du solénoïde un potentiel alternatif.
Cette tension est ensuite redressée
puis filtrée
par une diode et une capacité CMS
permettant ainsi d'obtenir une tension
continue alimentant
la logique interne (codeur datas)
du transpondeur.
Cette logique génère la
trame série codée en Manchester
à partir des données "gravées"
dans la mémoire du transpondeur.
A chaque transpondeur correspond une seule
et unique trame
série !
Pourquoi
avoir utilisé un codage Manchester
dans la trame série des transpondeurs
?
Voilà
une question bien légitime puisque
le codage Manchester nécessite au niveau
de la chaîne de réception un
décodage supplémentaire afin de reconstituer la
chaîne série originelle de symboles
(1 ou 0). Pour
répondre à cette question, nous allons
procéder par étapes...
Le codage Manchester :
Le
Manchester
appelé aussi Biphase
est un signal obtenu à partir d'une
horloge de
période T et
d'une suite de symboles aléatoires 0
et 1
correspondants
dans le cadre de notre application au code
série d'un transpondeur.
Pour
les transpondeurs Velleman et Comelec la
période de cette horloge vaut T
= 560µs.
Voici
l'aspect du codage Manchester dessiné
sur quelques périodes d'horloge.
A
partir de cette constatation graphique,
on
peut définir une première
fonction nommée
G0(t) dans laquelle
un
symbole 0 codé
Manchester se caractérise
par une
transition "haut - bas"
sur une période T d'amplitude + et
-A :
De
la même manière, on
définit une seconde fonction G1(t) dans laquelle
un
symbole 1 codé
Manchester
se caractérise
par une
transition "bas -haut"
sur une période T d'amplitude + et
-A :
Densité
spectrale du codage Manchester :
Lorsqu'on
souhaite étudier
la nature fréquencielle d'un message
logique (quel qu'il soit) composé
d'une
suite de symboles 1 et 0
indépendants,
on s'intéresse le plus souvent aux caractéristiques
de sa densité
spectrale (
Sxx(f) ), c'est à
dire à la
place qu'occupe le spectre du signal dans
le plan fréquentiel.
En utilisant
la
relation de [
Bennett
],
on démontre que
la densité spectrale du codage Manchester
peut se représenter sous la forme
fréquentielle suivante :
La
représentation graphique de la densité
spectrale Sxx(f) du signal Manchester met
en lumière (entre autres) un élément
intéressant. En effet, la densité spectrale du codage Manchester
est nulle
pour
F=0 et "proche
de zéro"
à son voisinage. De ce fait, ce signal
logique codé peut être
transmis facilement par couplage inductif
(transformateur)
à l'inverse
des signaux TTL,
NRZ,
RZ
polaire,
RZ
binaire
qui
possèdent une densité spectrale
maximale au voisinage de
F=0 (le premier lobe
se trouvant centré autour de F=0).
Décodage de
la logique Manchester :
Voici
l'aspect réel d'une portion de la
trame Manchester (64 bits) générée
par les transpondeurs.
L'obtention
d'une trace visuellement fixe à
l'écran de l'oscilloscope nécessite
une synchronisation externe à partir
de certains bits
de la trame série.
Dans le cas contraire on obtient à
l'écran une superposition illisible
des données séries,
à moins de disposer d'un oscilloscope
à mémoire.
Vous
l'aurez sans doute compris, le décodage
du Manchester demande de décrire
les
quatre cas de transitions possibles
sur une période d'horloge, comme
ci-dessous :
A
titre d'illustration, voici le décodage
"manuel" des 19 premiers bits
codés Manchester sur
un total de
64
:
Les
9 premiers bits à 1
correspondent à
l'entête (header)
de synchronisation des transpondeurs, c'est
à dire le code hexadécimal
$1FF
évoqué à la page [
Présentation
].
Principe
de transmission
des données Manchester
du transpondeur vers le lecteur :
Un
transistor à effet de champs FET
est
piloté par les impulsions Manchester
en provenance du codeur.
De part cette disposition, le FET ferme
et ouvre rapidement
les bornes de la bobine déterminant
une
légère variation du flux magnétique
induit.
A titre de comparaison, il se passe la même
chose que dans un transformateur
électrique
dont le
secondaire est
chargé par un utilisateur entraînant
en conséquence un accroissement
du courant
dans le primaire.
En
effet, le primaire
est l'enroulement
du lecteur
qui génère le champs à
125 kHz. Le secondaire
est constitué par le solénoïde
interne du transpondeur.
A chaque fermeture du FET, la réaction
d'induction provoque une légère
augmentation
de la consommation du courant dans le lecteur.
De ce fait, en interposant une résistance
R
en série avec l'enroulement
primaire,
il est facile de relever les impulsions
représentatives
du
code Manchester au
niveau du circuit de réception U2270B.
Ce
faible signal codé Manchester est ensuite fortement
amplifié
puis remis en forme jusqu'à l'obtention
d'un signal identique
à celui émis par la logique
du transpondeur.
Bibliographie
:
Signaux
systèmes linéaires et bruit
en électronique. M & F Biquard.
Collection Ellipses.
Identifiant
électronique de véhicules.
Elektor n°239 page 76.
Read Only Contactless Identification Module
: [
www.emmarin.com
]
A
titre indicatif :
Relation
de Bennett permettant de
calculer la densité
spectrale d'un signal logique (TTL,
NRZ,
RZ
polaire,
RZ
binaire, Manchester - Biphase) applicable
aux signaux déterministes (c'est à
dire aux signaux possédants une transformée
de Fourier).
dans
laquelle :
Gi
( f ) : représente la transformée
de Fourier de Gi ( t ).
Pi
: représente la probabilité
de réalisation d'un symbole. Ici
Pi
= 1/2
puisqu'il y a autant de chance d'avoir un
1
que de
0.
Les évènements 1
et 0
sont indépendants.
 : Dirac retardé de K/T.
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