Brevet FR2044771A1 — publié le 19710226

La présente invention se rapporte à un oscillateur pour synthétiseur de fréquence. Ces appareils ont pour objet d'engendrer un signal de sortie dont la fréquence, sélectionnable par paliers, est engendrée par le mélange de multiples ou de fractions d'une fréquence stabilisée de base, fournie par un quartz. Dans de tels appareils, la fréquence peut être sélectionnée par variation du coefficient de division d'étages diviseurs de fréquence disposés à la suite de l'oscillateur. la stabilisation de la fréquence ainsi obtenue est assurée par verrouillage en phase de la fréquence de l'oscillateur vis-àvis d'un oscillateur de base comportant un quartz stabilisé, l'étage de division étant placé dans la boucle de contre-réaction. Si le coefficient de division est modifié, un signal de régulation analogique est engendré par la boucle de contre-réaction réalisant le verrouillage en phase des fréquences. Un tel signal affecte un des paramètres déterminant la fréquence de l'oscillateur jusqu'à ce que l'erreur introduite par la variation du coefficient de division soit compensée. L'oscillateur fournit alors la fréquence recherchée. Dans un tel dispositif, le verrouillage en phase n'est toutefois possible que dans une plage déterminée. Si la variation de fréquence que l'on veut introduire tombe en dehors de cette plage, le bon fonctionnement du verrouillage de phase ntest pas possible. C'est pourquoi, en même temps que le coefficient de division, il est habituel de commuter un signal analogique de régulation approximative dont l'amplitude et le signe sont tels que le verrouillage en phase est de la sorte approximativement obtenu, le réglage fin de la fréquence étant réalisé par un signal de régulation fine fourni par le comparateur de phase de la boucle de régulation.Habituellement des oscillateurs de type 1-C sont utilisés qui comportent une capacité additionnelle con+inllellement variable Eous aet on d'une tension de commande, ladite capacité étant connectée en parallèle sur la capacité de l'oscillateur (diode à capacité variable). Les variations par paliers de la fréquence de l'oscillateur sont alors possibles puisque la diode à capacité variable reçoit. en même temps le signal analogique de régulation approximative et le signal de régulation fine fourni par le comparateur de phase. La variation de fréquence peut être effectuée par des commutateurs mécaniques manoeuvrés à la main. I1 est toutefois désirable de pouvoir faire varier la fréquence du signal de sortie du synthétiseur au moyen de signaux de connnande, eux-mêmes fournis sous une forme binaire. Dans ce cas, on ne dispose plus d'un signal analogique de régulation approximative et il n'est donc pas possible d'utiliser immédiatement les seuls signaux de commande numériques pour commuter la fréquence de l'oscillateur alors que la commutation directe du coefficient de division utilisé est habituelle sous forme numérique.C'est pourquoi on a jusqu'à présent dû avoir recours à un convertisseur numérique-analogique auquel on applique les signaux de commande binaires de l'étage de division et qui fournit en sortie un signal analogique de régula- tion approximative de la fréquence de l'oscillateur, fonction du coefficient de division choisi. Ce type de circuit est connu mais présente quelques inconvénients. Le convertisseur numérique-analogique est en effet un ensemble relativement onéreux qui comporte de nombreux composants, et en conséquence il requiert un réglage soigneux et plusieurs opérations de vérification. C'est un objet de la présente invention de réaliser un oscilla- teur pour synthétiseur de fréquence dans lequel la fréquence de l'oscillateur est verrouillée en phase par rapport à une fréquence de référence, au moyen d'une boucle de contre-réaction de phase comprenant un diviseur de fréquence dont le coefficient de division est variable sous l'action de signal de commande binaire cependant qu'en même temps que le coefficient de division varie, l'oscillateur est également modifié de telle sorte quesa nouvelle fréquence puisse être immédiatement placée dans la plage d'accrochage de ladite boucle de. contre-réaction grâce à un nouveau moyen de réglage approximatif de la fréquence de ltoscillateur qui ne nécessite pas une conversion préalable des signaux de commande numériques du coefficient de division en une valeur analogique. Suivant la présente invention un tel problème est résolu par le fait qu'au moins un des composants déterminant la fréquence de l'oscillateur est variable par paliers, lesquels sont dimensionnés en fonction du code utilisé pour les signaux numériques de commande du coefficient de division et en outre directement commutables au moyen desdits signaux de commande numériques utilisés comme signaux de régulation approximative. On notera que le circuit selon l'invention n'assure pas un réglage précis de la fréquence mais simplement une appro3imation de celle-ci du fait que la relation entre la fréquence de l'oscillateur et la valeur du composant n' est pas linéaire mais parabolique. La mise en parallèle d'une inductance donnée sur le circuit résonnant de 1 'oscillateur lorsque 1 ton se trouve dans la partie inférieure de la plage d'accrochage, se traduit en effet par une plus petite augmentation de fréquence que lorsque l'on se trouve dans la partie supérieure de ladite plage alors que l'on recherche avec un code binaire à produire des effets additifs entre les différents étages particuliers.Dans ces conditions, le verrouillage est limité à une plage dans laquelle l'influence de la non-linéarité du signal de réglage approximatif est compensée par le réglage fin fourni par le signal de régulation analogique. Une plage d'accro chage de 10% autour de la fréquence moyenne de l'oscillateur convient parfaitement dans le cas des synthétiseurs de fréquence. En pratique, il est préférable de faire varier par palier l'inductance de l'oscillateur cependant que la diode à capacité variable reçoit le signal analogique de régulation fine. Dans cette forme de réalisation, il est en effet possible d'utiliser un plus petit nombre de composants, c'est-à-dire que des inductances supplémentaires peuvent être prévues de manière à être connectées en parallèle sur l'inductance principale de l'oscillateur, les signaux de commande binaires étant respectivement appliqués à des interrupteurs connectés en série avec lesdites inductances complémentaires. La mise en parallèle d'inductances supplémentaires sur tance principale de l'oscillateur a d'une part l'avantage d'assurer la nécessaire liaison continue permanente de l'alimentation de l'oscillateur à travers l'inductance principale de l'oscillateur et d'autre part permet aux inductances supplémentaires d'avoir des valeurs relativement élevées par rapport à l'inductance principale, bien que dans ce cas, l'influence de la capacité parasite de l'enroulement ne puisse être toujours négligée. L'effet d'une inductance supplémentaire augmente Si elle est connectée en parallèle non pas sur la totalité de l'inductance principale mais seulement sur une partie de celle-ci, cette connexion étant effectuée au moyen d'une prise établie sur l'inductance principale. L'inductance principale se comporte alors comme un auto-transformateur. Ceci permet une sirrlification de la fabricetion puisqlle dans ce cas, les inductances supplémentaires peuvent être identiques, le poids des signaux de commande respectifs de ces inductances supplémentaires intervenant simplement en fonction de la position des prises sur l'inductance principale. L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une partie du schéma d'un synthétiseur de fréquence comprenant l'oscillateur suivant la présente invention, - et la figure 2 est le schéma d'une forme de réalisation préférée de l'oscillateur selon l'invention. Selon la figure 1, l'oscillateur 10 engendre une fréquence f à o l'intention des autres sous-ensembles du synthétiseur de fréquence. Pour obtenir une stabilisation de la fréquence fO, 1'oscillateur 10 est verrouillé en phase sur une fréquence de référence fR. La tension continue de régulation de l'oscillateur fournie par un détecteur de phase 14 est appliquée à un composant à réactance variable faisant partie de 1 'oscillateur 10 à travers une liaison 12.La comparaison des deux fréquences f0 et fR n'est pas directement R réalisée du fait que la fréquence de référence fR, stabilisée par quartz, est constante alors que la fréquence de l'oscillateur f peut être variable et o est toujours plus élevée que la fréquence de référence. Pour cette raison, la fréquence f de l'oscillateur 10 n'est appliquée au détecteur de phase 14 o qu'après être passée dans un étage de division de fréquence 16 et avoir été mélangée, dans un étage mélangeur 18, à une autre fréquence A engendrée par ailleurs dans le synthétiseur de fréquence, la fréquence du signal appliqué à l'étage de division 16 étant filtrée par un filtre 20 placé à la sortie de l'étage mélangeur 18.La partie du circuit décrite ci-dessus est connue et une description en détail n'en est donc pas nécessaire. La fréquence f de l'oscillateur peut varier par modification du o coefficient de division de l'étage de division 16. I1 est connu d'obtenir cette modification au moyen de signaux de commande numériques codés et plus particulièrement codés sous forme binaire, telle que 1, 2, 4, 4. Dans la figure 1, un dispositif de commande 22 est prévu, connecté à l'étage de division 16 par quatre conducteurs transmettant chacun une information binaire destinée à faire varier par palier le coefficient de division de l'étage de division, lesquels paliers dépendent des poids respectifs des informations binaires constituant le signal de commande. Comme cela a été expliqué ci-dessus, l'oscillateur reçoit directement un signal de commande approximatif.Eh accord avec la présente invention, l'oscillateur est commandé de telle sorte que les conducteurs transmettant au moins les signaux de commande codés de plus haut poids, sont non seulement connectés à l'étage de division mais encore à l'oscillateur lui-même, lequel est ainsi commandé sous forme binaire. La figure 2 représente une forme de réalisation d'un tel oscilla teur à commandes binaires. L'oscillateur comprend une inductance principale L0, une capacité principale CO et une diode à capacité variable CD connectée en parallèle sur la capacité CO de l'oscillateur, ladite diode à capacité variable recevant la tension de commande fournie par la boucle de verrouillage en phase, c' est-à-dire le signal de régulation fixe. Jusque-là, le circuit décrit n'est pas différent des circuits connus utilisés jusqu'à présent.Toutefois, en accord avec l'invention, des inductances supplémentaires L1-L4 sont connectées au point chaud de l'inductance principale L et à des prises pratiquées sur o ladite inductance. Les inductances supplémentaires -L4 peuvent être soit montées en parallèle sur 1' inductance principale soit, comme dans le cas de la figure 2, connectées aux prises ci-dessus en fonction du poids des signaux de commande fournis sur les quatre conducteurs venant de l'unité de commande 22. A cet effet, chacun desdits conducteurs aboutit à une diode D1 à D4 connectée en série avec 1'inductance supplémentaire LI ou L4 > lesdites diodes D1-D4 constituant des interrupteurs adaptés à relier, en fonction des signaux de commande, chacune des inductances supplémentaires à 1'inductance principale. I1 est évident que les diodes D1-D4 peuvent être remplacées par d'autres tynes dtinter- rupteurs, des transistors par exemple. Dans un tel circuit, la mise en parallèle des inductances supplémentaires sur l'inductance principale ne gène en rien la liaison directe nécessaire pour l'alimentation en courant continu de l'oscil- lateur. On a vu que les signaux de commande binaires utilisés (par exemple 0 volt ou- 10 volts) sont identiques, leurs poids respectifs étant déterminés par les conducteurs auxquels ils sont appliqués. Le décodage de ces signaux peut se produire de deux manières différentes. Dans un premier cas, les inductances supplémentaires L1 à L4 ont des valeurs différentes d'une part en fonction du poids des signaux binaires utilisés pour ieS com-wlterJ et d'autre part en fonction de la relation non linéaire existant entre l'inductance et la fréquence de l'oscillateur.Dans le deuxième cas, les inductances L1 - L4 ont même valeur, mais ces inductances sont connectées à l'inductance principale au moyen de prises pratiquées sur celle-ci en des positions déterminées par le poids de l'information binaire utilisée pour sélectionner les inductances et par la relation non-linéaire qui existe entre les inductances et la fréquence d'oscillation de l'oscillateur. C'est ce dernier cas qui est représenté à la figure 2. On notera que les signaux de commande numérique de rang inférieur du coefficient de division peuvent ne pas être utilisés comme signaux de régulation approximative de l'oscillateur lorsque l'amplitude maximale du signal de régulation fine fourni par le détecteur de phase est suffisante pour assurer une modification de la fréquence de 1'oscillateur au moins égale à la modification qui serait apportée par lesdits signaux numériques de rang inférieur. REVENDICATIONS 1. Oscillateur pour synthétiseur de fréquence dans lequel la fréquence de l'oscillateur est verrouillée en phase sur une fréquence de référence au moyen d'une boucle de verrouillage en phase comportant un diviseur de fré quence dont le coefficient de division peut être sélectionné au moyen de signaux de commande binaires cependant que ledit oscillateur est placé dans la plage d'accrochage de la boucle de contre-réaction au moyen de signaux de régulation approximative dépendant dudit coefficient de division, carac térisé en ce que lesdits signaux de regulation approximative sont des si gnaux numériques constitués par au moins lesdits signaux de commande binai res de plus haut poids, et en ce que au moins un des composants déterminant la fréquence de l'oscillateur est variable par paliers, lesquels sont dimen sionnés en fonction du code desdits signaux de régulation approximative, et en outre directement commutables au moyen desdits signaux numériques. 2. Oscillateur suivant la revendication 1 dans lequel les composants détermi nant la fréquence dudit oscillateur comprennent au moins une inductance et au moins un condensateur, caractérisé en ce que ladite indueLanee est varia ble par paliers en fonction desdits signaux numériques de régulation appro ximative cependant que ladite capacité est continuellement-variable au moyen de signaux analogiques de régulation fine fournis par la boucle de contre-réaction. 3. Oscillateur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que des inductances supplémentaires sont prévues pour hêtre connectées en parallèle sur tance principale au moyen d'interrupteurs commandés par lesdits signaux numériques, lesdits interrupteurs étant respectivement connectés en série avec lesdites inductances supplémentaires. 4. Oscillateur suivant la revendication 3 caractérisé en ce que lesdits inter rupteurs sont des diodes. 5. Oscillateur suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les inductances supplémentaires sont connectées à des prises pratiquées sur l'induetanee principale. 6. Oscillateur suivant la revendication 5 caractérisé en ce que les positions desdites prises sur l'inductance principale sont déterminées en accord avec les poids respectifs desdits signaux numériques et en fonction de la loi non-linéaire qui relie l'inductance à la fréquence de fonetionnement de l'oscillateur.