Brevet FR2031529A1 — publié le 19701120

i 2Ôâl52 L'invention concerne un oscillateur muni d'un dispositif pour régler la fréquence, de préférence pour la gamme d'ondes électromagnétiques très courtes, du type dans lequel le dispositif de réglage automatique de la fréquence comporte un 5 générateur de fréquence de trame dont l'oscillation de sortie est comparée dans un discriminateur de phase avec l'oscillation de sortie du générateur d'oscillations de manière à produire à la sortie du discriminateur de phase une tension de réglage de la fréquence qui commande de préférence en plus de la modulation de 10 fréquence de l'oscillateur, une diode de capacité à caractéristique de capacité non linéaire, associée au générateur d'oscillations dans la partie définissant la fréquence et pouvant de plus être polarisée par une tension additionnelle à variation graduelle, pour obtenir un réglage approximatif du générateur d'oscil-15 lation à l'une des fréquences de trame. Dans la pratique, les oscillateurs de ce type sont constitués comme représenté sur la figure 1. Un oscillateur OS à oscillations libres doit être synchronisé avec une fréquence de trame RO qui représente la 20 première grandeur de commande, et de plus il doit être modulé en fréquence au moyen d'un signal de commande additionnel Zf2. A l'aide d'un dispositif FE servant au préréglage de la fréquence, la fréquence de l'oscillateur OS est d'abord réglée approximativement à la fréquence RO de manière que l'on obtienne une fréquen-25 ce intermédiaire Zfl, de par exemple 50 MHz. L'énergie de l'oscillateur est injectée au mélangeur M par l'intermédiaire d'un atténuateur T. Cette fréquence intermédiaire Zfl est filtrée par un filtre passe-bas TP2, amplifiée dans le dispositif VB, limitée en amplitude et ensuite comparée dans un discriminateur de phase 30 PhD avec une deuxième grandeur de commande, dans le cas présent le signal Zf2 de 50 MHz modulé en fréquence. La tension de régulation produite est filtrée dans un filtre passe-bas TPI et elle est ensuite appliquée par l'intermédiaire d'un amplificateur GV, transmettant également la composante de courant continu, au dis-® positif de réglage de la fréquence Var de l'oscillateur OS à oscillations libres comme critère supplémentaire déterminant la fréquence et pouvant par exemple être la tension de polarisation d'une diode de capacité. Si la fréquence de l'oscillateur atteint la valeur nominale, par exemple à l'aide d'un dispositif d'accro-40 chage, on a Zfl = Zf2. A la sortie du discriminateur de phase 70 05784 2 2031529 Ph D on dispose alors, selon le déphasage de Zfl par rapport à Zf2 une tension de régulation plus ou moins grande qui est appliquée de telle fagon à la partie déterminant la fréquence de l'oscillateur OS,par exemple un varactor, que la valeur nominale est 5 toujours maintenue grâce à la tension de régulation délivrée par le discriminateur de phase Ph D. L'oscillateur OS est maintenant d'une part stabilisé à la fréquence RO et d'autre part modulé en fréquence par la deuxième grandeur de commande Zf2. L'oscillation de OS ainsi stabilisée et modulée en fréquence peut par exemple être envoyée, après une autre amplification, sur une antenne A. Si on désire une autre fréquence stabilisée, on change, en modifiant la fréquence de trame, en même temps le préréglage de l'oscillateur de manière que de nouveau Zfl soit sensiblement égal à Zf2. La synchronisation ultérieure s'effectue comme décrit ci-dessus, par la boucle de régulation. Si on n'a pas besoin de modulation, la tension d'entrée Zf2 n'est pas appliquée au discriminateur de phase PhD. Puisque dans ce cas la fréquence intermédiaire Zfl aussi n'est pas néces-20 saire, le mélangeur pourrait être également supprimé et être remplacé par le discriminateur de phases PhD, ce qui permettrait d'effectuer une comparaison directe «ntre la fréquence de l'oscil lateur OS et celle de l'oscillateur RO. Un tel système de régulation présente diverses difficultés qui proviennent périodiquement toutes de ce que la capacité de la diode dite varactor ou diode à capacité variable ne varie pas linéairement avec la polarisation appliquée. En ce qui concerne la régulation de la fréquence cela signifie que la plage à l'inté rieur de laquelle la fréquence peut être maintenue est plus ou moins étendue pour diverses polarisation de la diode, c'est-a-dire pour diverses fréquences de l'oscillateur. Pour les systèmes du type décrit ci-dessus, qui comportent une modulation additionnelle dans la boucle de réglage, il se présente des difficultés supplémentaires en ce qui concerne la stabilité de la boucle de ® réglage et de l'amplification de boucle qu'on peut obtenir. Il est nécessaire d'avoir une excursion de fréquence égale à toutes les fréquences de l'oscillateur pour toutes les fréquences de modulation. De plus les temps de propagation doivent être à peu près égaux pour toutes les fréquences de modulation et les plus 40 faibles possibles. 70 05784 3 2031529 L'invention a pour but de remédier d'une manière simple h ces inconvénients. L'invention concerne un générateur d'oscillations muni d'un dispositif de réglage automatique de la fréquence, de pré-5 férence pour la gamme des ondes électromagnétiques très courtes, du type dans lequel ledit dispositif de réglage automatique de la fréquence comporte un générateur de fréquences de trame dont l'oscillation de sortie est comparée dans un discriminateur de phase avec l'oscillation de sortie du générateur d'oscillations 10 de manière à produire à la sortie du discriminateur une tension de réglage de la fréquence qui commande, de préférence en plus de la modulation de fréquence de l'oscillateur, une diode de capacité à caractéristique de capacité non linéaire, associée au générateur d'oscillations dans la partie définissant la fré-15 quence et pouvant de plus, être polarisée avec une tension addi--fcionnelle graduelle, pour obtenir un réglage approximatif du générateur d'oscillations à l'une des fréquences de trame, générateur qui est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens permettant de modifier simultanément l'amplification de la bou-20 cle de réglage contenant la diode de capacité et le réglage de la tension de polarisation graduelle de cette diode de telle manière que les différences de l'amplification aux différentes tensions de polarisation de cette diode soient annulées ou très largement compensées. 25 Avantageusement l'amplification de boucle est réglée au moyen d'un amplificateur de contre-réaction qui se situe dans l'alimentation en tension de réglage de la fréquence pour la diode de capacité et dont le taux de contre-réaction peut être modifié avec la polarisation graduelle de la diode de capacité. 30 On peut réaliser aussi une régulation de l'amplifica tion de boucle qui satisfait, dans beaucoup de cas, les conditions sus-mentionnées, en ajoutant dans la ligne d'alimentation en tension de réglage de la fréquence pour la diode de capacité, un élément de circuit d'amortissement réglable avec la polarisa-35 tion graduelle. Suivant une forme de réalisation avantageuse du dispositif de réglage de l'invention, l'oscillation de sortie du générateur d'oscillations est comparée, dans un étage mélangeur, à l'oscillation de sortie, de l'oscillateur de fréquence de trame 40 différente de la fréquence de l'oscillation de sortie précédem 70 05784 4 2031529 ment citée et on injecte l'oscillation de sortie de fréquence intermédiaire de l'étage mélangeur ainsi qu'une oscillation modulée en fréquence et stabilisée à la valeur nominale de l'oscillation de fréquence intermédiaire dans un discriminateur de 5 phases dont la tension de sortie est appliquée à l'entrée de l'amplificateur dont le taux de contre-réaction pour la tension alternative de la bande de fréquences de modulation peut être modifié avec la polarisation graduelle pour la diode de capacité. Si on réalise la compensation de l'amplification de 10 la boucle par le réglage de la contre-réaction d'un amplificateur, il est avantageux, si la boucle de contre-réaction de l'amplificateur comprend l'espace drain-source d'un transistor à effet de champ, d'appliquer à l'électrode de porte de ce dernier, de préférence par l'intermédiaire d'un diviseur de tension, I5 la polarisation graduelle pour la diode varactor et éventuellement une tension de correction. Si la boucle de réglage comporte un dispositif d'accrochage constitué par un oscillateur wobbulateur couplé par contre-réaction sur toute la boucle de réglage, on redresse la 20 tension de sortie de cet oscillateur et on l'applique à l'électrode de porte du transistor à effet de champ de manière que le taux de contre-réaction de tension alternative de l'amplificateur soit relativement grand pendant l'opération d'accrochage. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représen-25 té au dessin annexé un mode d'exécution de l'objet de l'invention . La figure 2 est un exemple de réalisation donné sous forme de diagramme de blocs. La figure 3 montre une réalisation pratique et avanta-30 geuse de parties essentielles du régulateur d'amplification de la boucle de régulation. La figure 4 montre le contrôle de la caractéristique de transmission de l'amplificateur à tension continue situé dans la boucle. 35 Le schéma de blocs de la figure 2 comporte, en plus des éléments fonctionnels de la figure 1, désignés par les mimes références, un dispositif supplémentaire GR. Au moyen de ce dispositif GR, l'amplification de l'amplificateur est, conformément à l'invention, modifiée de manière que sur toute la boucle de 40 régulation, l'amplification de boucle reste constante, au moins 70 05784 5 2031529 pour la plus grande partie de la gamme des fréquences de modulation élevées, c'est-à-dire indépendante de la fréquence de l'oscillateur OS. L'amplification de la boucle est également déterminée par la caractéristique de capacité de la diode de capacité 5 Var de l'oscillateur OS. Aux faibles tensions de polarisation de la diode de capacité {faibles fréquences d'oscillation), la variation de la fréquence de cet oscillateur est grande par unité de tension de polarisation, tandis qu'elle est sensiblement plus petite pour les valeurs de tensions de polarisation élevées 10 (fréquences d'oscillation élevées). L'absence de constance de l'amplification de boucle qui en résulte provoque une modification de la largeur de bande de la boucle de réglage. Pour des amplifications élevées de la boucle, et à cause de la réponse en fréquence du discriminateur de phase PhD, la largeur de bande est 15 plus grande que pour les petites amplifications. Les fréquences de modulation qui se situent au-dessus de la limite de la bande (amplification de boucle » QdB) de la boucle de réglage provoquent à cause de cela une excursion de fréquence sur OS qui est différente de celle dûe aux fréquences de modulation qui se situent 20 au-dessous de la limite de bande (pour des conditions identiques par ailleurst par exemple même amplitude de la tension de fréquence porteuse de modulation). En définitive, pour les fréquences porteuses Zf2 modulées en fréquence, tout se passe comme si le signal de modulation subissait des différences de temps de propa-25 gation qui dépendent du réglage de la fréquence de l'oscillateur OS et sont donc différentes entre elles. De telles différences de temps de propagation sont cependant généralement inopportunes car elles rendent difficile la démodulation du côté de l'utilisation, par exemple du côté réception ou la rendent tout à fait impossi-30 ble. Etant donné que la sensibilité de la boucle doit en général être la plus grande possible pour toutes les fréquences OS, l'amplification de la boucle devrait être aussi grande que possible. Mais l'amplification ne doit pas être grande au point 35 d'engendrer dans la boucle elle-même des oscillations. Une grande sensibilité de la boucle aux fréquences OS élevées signifie que la boucle, pour les basses fréquences d'oscillation, oscille en raison de la pente plus élevée du varactor ; d'autre part une boucle stable aux basses fréquences de l'oscillateur représente 40 une perte de sensibilité aux fréquences d'oscillation élevées. 70 05784 6 2Ô31529 Conformément à l'invention, au moyen du dispositif GR, l'amplification de l'amplificateur GV décroit, dans la gamme des basses fréquences d'oscillation, dans la même mesure qu'augmente l'amplification de la boucle de réglage de la fréquence, détermi-5 née en partie par la caractéristique de variation de la capacité de la diode de capacité. Le plus simplement, cela est réalisé par modification de la contre-réaction de l'amplificateur GV, comme montré dans la figure 2, au moyen du potentiomètre, représenté dans le dispositif GR, en série avec une capacité. D'autres 10 éléments de circuit comme la résistance parallèle, déterminent avec l'amplificateur GV la caractéristique de transmission. Au moyen d'un simple couplage mécanique du potentiomètre et d'un réglage de la polarisation pour le varactor, on obtient pour des fréquences de modulation plus élevées une amplification de 15 boucle constante, puisque par ce moyen la variation d'amplification de l'amplificateur GV peut être réalisée de manière à varier de façon inversement proportionnelle à la pente de variation. De préférence, on peut réaliser cela au moyen d'un dispositif électronique décrit a l'aide de la figure 3. 20 Dans la figure 3 on a représenté un exemple de réali sation de la régulation par contre-réaction de l'amplificateur représenté en GV dans la figure 2. Ce dernier comporte les transistors Tl, T2, T3, T4 et est constitué comme un amplificateur à courant continu avec des sorties symétriques par rapport au point 25 neutre du circuit. Le transistor aval T8, en montage collecteur-base, sert d'étage séparateur. A l'entrée de l'amplificateur est appliquée la tension désignée par qui est la tension de sortie du discriminateur de phase PhD de la figure 2. L'amplificateur est alimenté par la tension continue + Ug symétrique par rapport 30 à la terre. A la sortie de l'amplificateur apparaît en U'-^ la tension de réglage amplifiée du discriminateur de phases. Elle apparaît pratiquement en même grandeur aux bornes de la résistance de charge R^ de l'étage collecteur-base T 8 et elle est finalement appliquée à l'une des bornes de raccordement de la dio-35 de à capacité variable Var de l'oscillateur, par l'intermédiaire des éléments de circuit servant en particulier de découplage, représentés par un trait interrompu. L'autre borne de raccordement de la diode de capacité Va, en passant par les éléments de circuit servant au découplage R6, C8, R4, C7, est reliée à la 40 tension de préréglage FE servant à un réglage approximatif graduel 70 05784 7 2031529 de la fréquence de l'oscillateur OS. Pour ajuster la contre-réac-tion en même temps que le préréglage du varactor, on a prévu une boucle de contre-réaction pour l'amplificateur GV. Celle-ci comprend le transistor à effet de champ T 5, les résistances R7, R8, 5 les capacités Cl, C2 et le conducteur GK. La résistance R7 ne sert essentiellement qu'à une pure contre-réaction de tension continue pour améliorer la stabilisation du point neutre de l'amplificateur. Mais en même temps on détermine la caractéristique de transmission de l'amplificateur dans le domaine des basses fréquences, 10 comme représenté dans la figure 4. Dans la réalisation représentée, le transistor à effet de champ court-circuite cette résistance R7 seulement pour les tensions alternatives5 tandis qu'il n'a pas d'effet pour les tensions continues» L© drain D et la source S du transistor à effet de champ sont donc branchés par 15 l'intermédiaire des capacités Cl et C2 entre la tension de sortie U'^ de l'amplificateur et l'entrée de l'amplificateur. A la porte G du transistor à effet de champ est branché, par l'intermédiaire de RIO et également d'autres éléments de circuit, par exemple un diviseur de tension, le préréglage du varactor qui détermine la 20 tension du réglage approximatif graduel de la fréquence de l'oscillateur. On s'est aperçu que par un tel contrôle du circuit Source-Drain du transistor à effet de champ on peut arriver facilement à balayer la plage de réglage de contre-réaction souhaitée. 25 Si on doit régler en même temps l'amplification en tension continue de l'amplificateur GV pour maintenir constantes la plage de réglage des fréquences et la plage d'accrochage de l'oscillateur OS, il faut brancher le transistor T5 pour le courant continu dans la boucle de contre-réaction, par exemple en 30 supprimant les condensateurs Cl et C2. Dans l'exemple représenté, la contre-réaction variable ne sert qu'à maintenir constantes les propriétés de la modulation sur tout le spectre de fréquences de l'oscillateur. Il est avantageux, en liaison avec le réglage automa-35 tique de la fréquence conforme à l'invention, d'utiliser un dispositif d'accrochage qui est en lui-même connu dans son principe par le brevet allemand mis à l'inspection publique sous le n° 1 140 969. Ce dispositif repose sur la méthode qui consiste à prévoir un générateur RC qui oscille quand l'oscillateur n'est 40 pas synchronisé et qui, au moyen de sa tension de sortie se 70 05784 8 2031529 situant aux basses fréquences, wobbule l'élément de réglage de la fréquence avec une excursion de fréquences relativement grande. Les oscillations du générateur RC sont, après la synchronisation bloquées en faisant apparaître à sa sortie, par l'intermédiaire 5 de la boucle de réglage, une tension de contre-réaction pour sa fréquence. Un tel générateur RC est formé des transistors T6, T7, et son entrée est reliée par l'intermédiaire de R2, C3 à l'amplificateur GV. Du côté de la sortie, le transistor T7 est relié, par l'intermédiaire du condensateur C5, à la diode de ca-10 pacité Var. La contre-réaction pour le générateur RC est formée par la résistance R3 située entre les émetteurs de T6 et T*7. Si le générateur RC, après le démarrage, commande la diode de capacité à la valeur nominale de la fréquence d'oscillation, il apparaît au collecteur du transistor T2 une tension de contre-réac-15 tion ayant une phase telle que la contre-réaction par R3 est supprimée et que les oscillations de wobbulation sont interrompues. A la sortie du générateur RC est, en outre, relié, par l'intermédiaire de la capacité C4, un circuit redresseur comprenant C4, C5, C6, et R 12. La tension continue apparaissant en C6 2D est appliquée en plus à la porte du transistor à effet de champ T5 avec une polarité telle qu'elle diminue la résistance entre S et D, ce qui augmente la contre-réaction pour l'amplificateur GV pendant l'oscillation du générateur RC. Cette association avantageuse du wobbulateur et du régulateur de contre-réaction a pour 25 but d'éviter, lors d'une excitation importante de la diode de capacité, toute tendance d'oscillation de la boucle de réglage pendant le processus de wobbulation. En effet, dans ce "cas, la diode de capacité est commandée entre une plage fortement courbée et une plage faiblement courbée de sa caractéristique sans 30 que l'accroissement de la contre-réaction,produit habituellement par le réglage de polarisation pour la diode varactor, se manifeste dans la plage de forte courbure de la caractéristique de la diode de capacité. Cela pourrait entraîner une tendance à l'oscillation aux basses fréquences d'oscillation. 35 La figure 4 montre, pour l'exemple de réalisation décrit, la variation de l'amplification de l'amplificateur GV en fonction de la fréquence de modulation f mod. La courbe en trait plein montre l'allure de l'amplification pour une pente maxima du varactor, ce qui correspond à la gamme des basses fréquences 40 d'oscillation. La courbe en trait interrompu représente l'allure 70 05784 9 2031529 de l'amplification pour une pente minima du varactor, donc la gamme des fréquences d'oscillations élevées. Entre les deux limites se déplaçant les caractéristiques d'amplification de l'amplificateur GV dues au réglage de la contre-réaction. L'ex-5 trémité supérieure de la bande de modulation (valeur de commande Zf2) est représentée par une ligne verticale en trait interrompu. Aux basses fréquences, la régulation, dans l'exemple de réalisation, de l'amplification de l'amplificateur GV n'est pas ou n'est plus effectuée dans la même mesure que dans la plage moyenne, 10 car la contre-réaction fournie par la boucle de régulation y est si grande qu'une modification de la contre-réaction dans l'amplificateur GV est superflue. On a constaté qu'au moyen du dispositif conforme à l'invention on peut obtenir une excursion de fréquence constante avec une distorsion par retard de propagation très faible, sur une plage de modulation de quelques centaines de KHz pour des fréquences d'oscillation se situant entre 200 et 1.000 MHz. 70 05784 10 2031529 - REVENDICATIONS - 1. Générateur d'oscillations muni d'un dispositif de réglage automatique de la fréquence, de préférence pour la gamme des ondes électromagnétiques très courtes, du type dans lequel 5 ledit dispositif de réglage automatique de la fréquence comporte un générateur de fréquences de trame dont l'oscillation de sortie est comparée dans un discriminateur de phase avec l'oscillation de sortie du générateur d'oscillations de manière à produire à la sortie du discriminateur une tension de réglage de la fréquence qUi commande, de préférence en plus de la modulation de fréquence de l'oscillateur, une diode de capacité à caractéristique de capacité non linéaire, associée au générateur d'oscillations dans la partie définissant la fréquence, et pouvant de plus, être polarisée avec une tension additionnelle graduelle, pour obtenir I5 un réglage approximatif du générateur d'oscillation à l'une des fréquences de trame, générateur caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens permettant de modifier simultanément l'amplification de la boucle de réglage contenant la diode de capacité et le réglage de la tension de polarisation graduelle de 2° cette diode, de telle manière que les différences de l'amplification aux différentes tensions de polarisation de cette diode soient annulées ou très largement compensées. 2. Générateur d'oscillations conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un amplificateur de contre-réaction se situe dans l'alimentation en tension de réglage de la fréquence pour la diode de capacité et son taux de contre-réaction peut être modifié avec la polarisation graduelle de la diode de capacité. 3. Générateur d'oscillations conforme à la revendica-30 tion 1, caractérisé par le fait qu'on ajoute dans la ligne d'alimentation en tension de réglage de la fréquence pour la diode de capacité, un élément de circuit d'amortissement réglable avec la polarisation graduelle. 4. Générateur d'oscillations conforme à l'une quelcon-35 que des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'oscillation de sortie du générateur d'oscillations est comparée, dans un étage mélangeur, à l'oscillation de sortie de l'oscillateur de fréquence de trame différente de la fréquence de l'oscillation de sortie précédemment citée, et on injecte l'os-40 cillation de sortie de fréquence intermédiaire de l'étage mélan 70 05784 îi 2031529 geur, ainsi qu'une oscillation modulée en fréquence et stabilisée à la valeur nominale de l'oscillation de fréquence intermédiaire dans un discriminateur de phases dont la tension de sortie est appliquée à l'entrée de l'amplificateur dont le taux de contre-réaction pour la tension alternative de la bande de fréquences de modulation peut être modifié avec la polarisation graduelle pour la diode de capacité. 5. Générateur d'oscillations conforme à la revendication 2,caractérisé par le fait que la boucle de contre-réaction de l'amplificateur contient le circuit source-drain d'un transistor à effet de champ à l'électrode de commande duquel on applique, de préférence par l'intermédiaire d'un diviseur de tension, la tension de polarisation graduelle pour la diode varactor, et éventuellement la tension de correction. 6. Générateur d'oscillations conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que dans le cas où la boucle de réglage comporte un dispositif d'accrochage institué par un oscillateur wobbulateur couplé par contre-réaction sur toute la boucle de réglage, la tension de sortie de ce dernier est redressée et est appliquée à l'électrode de commande du transistor à effet de champ de manière que le taux de contre-réaction de tension alternative de l'amplificateur soit relativement grande pendant le processus d'accrochage.