Brevet FR2061760A1 — publié le 19710625

La présente invention concerne un circuit pour produire des signaux modulé* en fréquence et elle a trait plus particulièrement à un circuit perfectionné pour produire de tels signaux avec .une excursion relativement large et avec un 5 facteur d'excursion relativement élevé. Des signaux modulés en fréquence sont utilisés dans cfe nombreuses applications. Ils sont employés principalement pour des communications, mais une autre application consiste dans le- contrôle de circuits. Dans de telles applications, il est 10 souhaitable d'obtenir une excursion ou bande de fréquences relativement large, produite avec un facteur d'excursion relativement élevé. Ce problème est résolu suivant l'invention à l'aide d'un.circuit comportant un premier et un second amplifi-15 cateur haute-fréquence reliés entre eux par un limiteur. La sortie du second amplificateur haute fréquence est reliée à un coupleur hybride comportant deux sorties. Une sortie du coupleur est branchée par l'intermédiaire d'un circuit de déphasage variable à l'entrée du premier amplificateur haute fréquence de façon à 20 prôduire des oscillations. Ces oscillations sont modulées en fréquence en faisant varier le déphasage dans le circuit de déphasage en réponse à une tension appliquée à un circuit à émetteur asservi. Les signaux modulésr en fréquence sont obtenus à l'autre sortie du coupleur hybride et ils sont de préférence 25 appliqués à un amplificateur-tampon avant leur utilisation. Comme* cela sera précisé, dan.s la suite, le circuit suivant l'invention peut utiliser des dispositifs en technique des corps solides, et il peut produire des signaux présentant une bande (ou une excursion) de fréquences relativement l^rge et un taux d'excursion relative-30 ment élevé. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : 35 La figure 1 représente un schéma de blocs sim plifié d'un circuit de génération de signaux modulés en fréquence » suivant l'invention.- La figure 2 représente un schéma d'un mode préféré de réalisation d'un circuit de génération de signaux modulés en fréquence.suivant l'invention. 70 33562 2 2061760 En référence à la figure 1, le circuit comprend un premier amplificateur haute-fréquence 10 à base commune, qui fonctionne en même temps comme un circuit à émetteur asservi aux fréquences de modulation. 5 La sortie de l'amplificateur est reliée par l'in termédiaire d'un limiteur 11 à un second amplificateur haute-fréquence 12. Les amplificateurs haute-fréquence 10, 12 sont à bandes aussi larges que possible afin d'assurer une amplication uniforme et d'obtenir une réponse de phase linéaire dans la bande 10 de fréquence désirée. La sortie du second amplificateur 12 est reliée a un coupleur hybride 13 qui comporte deux sorties. Une sortie du coupleur hybride 13 est reliée par l'intermédiaire d'un circuit de déphasage 14 à l'entrée du premier amplificateur haute-fréquence 10. Une oscillation se produit lorsque des signaux 15 fournis par la première sortie du coupleur hybride 13 sont renvoyés à l'entrée du premier amplificateur haute-fréquence 10 avec la phase et l'amplitude correctes. La fréquence d'oscillation exacte est fonction du déphasage introduit par le circuit 14. Ce déphasage est commandé par un signal ou tension de modulation 20 appliquée au circuit de déphasage 14 en vue de produire des signaux modulés en fréquence. Un signal peut être dérivé de la seconde ou à une autre sortie du coupleur hybride 13, et il est de préférence appliqué à un amplificateur-tampon 15, avant d'être utilisé d'une manière désirée. Le circuit représenté sur le 25 schéma de blocs peut produire une bande de fréquences relativement large et correspondant à un taux d'excursion relativement élevé. Sur la figure 2, on a représenté le schéma d'un "mode préféré de réalisation d'un circuit de génération de signaux 30 modulés en fréquence suivant l'invention. Les éléments de circuit ou blocs de la figure 1 sont indiqués d'une façon générale sur la figure 2. Le circuit de la figure 2 est alimenté par une source appropriée de potentiel continu qui est appliquée à une ligne omnibus 20. Des inductances de filtrage L2, L4, L5 et des con-35 densateurs de filtrage Cl, C4, CIO, C12, C15 relient la ligne omnibus 20 à différentes parties du circuit. Pour le circuit particulier représenté sur la figure 2, la source fournit une tension négative de 24 volts par rapport à un point de potentiel de référence tel que la masse. Le premier amplificateur HF et le 40 circuit à émetteur asservi 10 comprennent un transistor Q1 de type 70 33562 3 2061760 NPN qui est monté à base commune pour les hautes fréquences et à émetteur asservi pour les fréquences de modulation. La tension ou le signal HF sortant du circuit de déphasage 14 est appliquée par 1'intermédiair.e d'un condensateur C3 à l'émetteur du transis-5 tor Ql. Une résistance R5 et un condensateur C2 amortissent des oscillations UHF se produisant dans les circuits à base commune. La base du transistor Ql est reliée par l'intermédiaire d'un condensateur C5 et d'une inductance L1 à une source de tension de modulation appropriée, qui' peut être une tension de balayage varia-10 ble ou un signal de modulation. Trois résistances R6, R7 et R8 appliquent des tensions de polarisation à l'émetteur et à la base du transistor Ql'de façon' que celui-ci soit polarisé comme . • un amplificateur.à base commune de la classe A pour la fréquence centrale de la. .gamme HF. Un condensateur C6 est prévu pour mettre 15 à la masse la base du transistor Ql aux fréquences élevées, mais pour servir comme un élément d'un filtre passe-bas en ir aux fréquences de modulation." L'inductance L1 et'un condensateur C7 constituent les autres éléments du filtre, et une résistance R9 complète le filtre de façon à obtenir l'impédance désirée. La 20 résistance R8 a une valeur ohmique supérieure à celle de la résistance R9 de sorte que la résistance R8 peut être négligée pour les. fréquences de la bande de base. La résistance R6 sert de résistance d'émetteur aux fréquences de modulation. Le signal de modulation est fourni à la borne indiquée et il est appliqué par 25 l'intermédiaire du filtre de la voie base-émetteur du transistor Ql et du condensateur. C3 au circuit de déphasage. En conséquence, l'émetteur du transistor Ql sert d'entrée HF et de sortie de fréquence de modulation. Trois résistances RI, R3, R4 sont branchées entre la ligne omnibus 20 et,la masse de façon à assurer la 30 polarisation du premier amplificateur HF et du circuit à émetteur asservi 10. Ces résistances RI, R3, R4 sont choisies de manière à être relativement grandes et à pouvoir être négligées aux fréquences de modulation de la bande de .base et aux hautes fréquences. La tension de polarisation est appliquée par une résistance R2 35 au circuit de déphasage 14. Le point commun des résistances RI, R4, peut être utilisé pour une commande automatique de la fréquence ou bien comme entrée de la modulation en courant continu. Le coupleur hybride 13 assure un retour à la masse pour les fréquences de la bande de base et pour la tension de polarisation. La sortie 40 HF du transistor Ql est appliquée, au limiteur de courant 11 par 70 33562 4 2061760 l'intermédiaire d'un transformateur d'adaptation d'impédance T1 et d'un condensateur C8. Il est prévu une résistance RIO jouant le rôle d'une résistance d'amortissement en vue d'obtenir une large bande de réponse. 5 Le limiteur de courant 11 comprend deux redres seurs à diodes de Schottky TR2, TR3, dont les cathodes sont reliées entre elles, les redresseurs étant polarisés dans le sens direct par une connexion avec la ligne omnibus 20 par l'intermédiaire d'une résistance fixe R12 et d'une résistance variable 10 R13. Le limiteur de courant 11 comprend également une résistance d'entrée Rll, un condensateur de dérivation C9 et une résistance de sortie R14. Le limiteur de courant 11 sert à supprimer toute modulation d'amplitude accidentelle et, en limitant le niveau des oscillations, il permet aux amplificateurs HF 10, 12 de fonc-15 tionner à un niveau constant dans la classe A. Les signaux du limiteur de courant 11 sont transmis par l'intermédiaire d'un condensateur Cil au second amplificateur HF 12 et à l'émetteur d'un transistor Q2. Le transistor Q2 est du type NPN, et il est également branché comme un amplificateur à base commune de la classe 20 A. Ces connexions comprennent des résistances R15, R16 et R17 et un condensateur C13. Le signal de sortie du transistor Q2 est apDliqué à un transformateur d'adaptation d'impédance T2 et le signal de sortie du transformateur T2 est appliqué au coupleur 13. Le coupleur 13 comprend un transformateur "balun" T3 et des 25 résistances E18, R19, R20. La jonction des résistances R18, R19 sert de sortie pour le coupleur hybride 13, et elle est reliée par l'intermédiaire du circuit de déphasage 14 (une inductance L3 et une diode à recouvrement hyperabrupt CRI) à l'émetteur des transistors Ql. 30 La diode à recouvrement hyperabrupie CRI est représentée schématiquement par le symbole d'une diode et par le symbole d'un condensateur de manière à indiquer qu'elle a une capacité variant avec la tension appliquée. La tension appliquée peut être fournie par la commande automatique de fréquence et par 35 une entrée de courant continu ou bien elle peut être fournie par l'entrée de modulation et le circuit à émetteur asservi. Cette capacité variable sert de moyen de modulation, et elle introduit un déphasage qui varie avec la tension de modulation appliquée. La réactance de l'induction L3 est choisie de manière à entrer en 43 résonance, pour la-fréquence centrale de la gamme HF, avec la 70 33562 5 2061760 réactance de l'ensemble formé par la diode CRI et par la réactance d'entrée du transistor Ql» Cette réactance peut être négligée aux fréquences de modulation. Le circuit décrit plus haut peut produire des 5 oscillations du fait que le signal de sortie, ou une partie du signal de sortie du transistor Q2, est ramené dans la relation de phase correcte et par l'intermédiaire du circuit de déphasage, à l'entrée du transistor Ql. Une seconde ..sortie du coupleur directionnel 13 est 10 obtenue à l'enroulement secondaire du transformateur balun T3. Cette sortie est reliée par l'intermédiaire d'une résistance R21 et d'un condensateur C14 à l'amplifiçateur-tampon 15. L'amplifica-.teur-tampon 15 comprend un transistor Q3 de type NPN qui est également polarisé et branché comme un amplificateur à base com-15 mune de la classe A. Les connexions comprennent les résistances R22, R23, R24 et un condensateur C16. Le signal de sortie de l'amplificateur est appliqué au collecteur qui peut être relié à un transformateur de sortie T4. Il est prévu une résistance d'amortissement R25 pour obtenir la réponse à bande large. 20 • Un circuit présentant la disposition indiquée sur la figure 2 a été réalisé et mis en service avec des composants présentent les valeurs suivantes : Composant Valeur Transistor Ql Type 2N918 25 Transistor Q2 Type 2N918 Transistor Q3 Type 2N918 ■ Résistance RI 5.000 ohms Résistance *R2 5.000 ohms Résistance R3 2.000 ohms 30 Résistance R4 10.000 ohms Sésistance R5 200 ohms Résistance R6 2.200 ohms Résistance R7 10.000 ohms Résistance R8 6.800 ohms 35 Résistance R9 75 ohms Résistance RIO 1.000 ohms Résistance Rll 200 ohms Résistance R12 1.000 ohms Résistance R13 1.000 ohms 40 Résistance R14 200 ohms 70 33562 6 2061760 10 15 2D 25 30 35 Résistance R15 Résistance R16 Résistance R17 Résistancë R18 Résistance R19 Résistance R20 Résistance R21 Résistance R22 Résistance R23 Résistance R24 Résistance R25 Condensateur Cl Condensateur C2 Condensateur C3 Condensateur C4 Condensateur C5 Condensateur C6 Condensateur C7 Condensateur C8 Condensateur C9 Condensateur CIO Condensateur Cil Condensateur C12 Condensateur C13 Condensateur C14 Condensateur Cl5 Condensateur C16 Inductance L1 Inductance L2 Inductance L3 Inductance L4 Inductance L5 Diode CRI Diode CR2 Diode CR3 Valeur 2 *200 ohms 10.000 ohms 6.800 ohms 24 ohms 24 ohms 24 ohms 20 ohms 2 «.200 ohms 10,000 ohms 6,800 ohms 240 ohms 0,01 microfarad 12 micromicrofarads 47 microfarads 0,01 microfarad 100 microfarads 150 micromicrofarads 150 micromicrofarads 150 micromicrofarads 0,01 microfarad 0,01 microfarad 150 micromicrofarads 0,01 microfarad 0,01 microfarad 150 micromicrofarads 0,01 microfarad 0,01 microfarad 1,7 microhenrys 3,3 microhenrys 0,5 microhenry 3}3 mi crohenrys 3,3 microhenrys NEC Type 1S1617 T1 Type TIV305 T1 Type TIV305 40 Avec un circuit présentant les valeurs indiquées et la disposition de la figure 2, on a obtenu une haute fréquence centrale d'environ 70 MHz. Un signal de modulation de 0,46 volt a produit une déviation de fréquence de + 10 MHz de part et 7 70 33562 , 2061/60 d'autre de la fréquence centrale de 70 MHz. Cela correspond à une déviation totale de fréquence de 20 MHz, ce.qui représente une bande relativement large pour une tension de modulation relativement faible. La réponse de fréquence de modulation était 5 plate à moins de + 0,5 db, entre 10 Hz et 10 MHz. La distorsion de linéarité était de 1,5 % pour + 10 MHz. Ces résultats améliorés sont imputables au nouveau circuit suivant l'invention et plus particulièrement à l'amplificateur HF et au circuit à émetteur asservi. 10 De ce qui précède, il est apparent que l'invention fournit un nouveau circuit fournissant des signaux modulés en fréquence et utilisables pour-différentes applications. L'invention ne se limite pas à la réalisation représentée, mais englobe toutes les variantes. 70 33562 8 2061760 - REVENDICATIONS - 1. Circuit pour produire des signaux modulés en fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend : a) un premier amplificateur haute fréquence (10) 5 comportant une entrée de modulation, une entrée de haute fréquence ■ combinée à une sortie de modulation et une sortie haute fréquence, b) un limiteur de courant (11) comportant une entrée reliée à la sortie haute fréquenc'e"et une sortie, c) un second amplificateur haute fréquence (12) 10 comportant une entrée reliée à la sortie du limiteur de courant et une sortie, d) un coupleur (13) comportant' une entrée -reliée a la sortie du second amplificateur haute fréquence, ainsi qu'une première et une seconde sortie, e) un circuit de déphasage variable (14) comportant une entrée reliée à la première sortie du coupleur ainsi qu'ure . sortie reliée à l'ensemble formé par l'entrée haute fréquence et la sortie de modulation de manière à produire des oscillations, f) des moyens (CRI) reliés à l'entrée de modulation du premier amplificateur haute fréquence pour faire varier le déphasage dans ledit circuit de déphasage en réponse à un signal de modulation appliqué auxdits moyens, g) et des moyens (15) reliés à la seconde sortie ^ du coupleur afin de dériver des signaux de la sortie du circuit. 2. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le coupleur est du type hybride et comprend un transformateur. 3. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier amplificateur haute-fréquence comprend un transistor (Ql) branché en base commune aux hautes-fréquences et en émetteur asservi aux fréquences de modulation. 4. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le second amplificateur haute-fréquence comprend un oc transistor (Q2) branché à base commune. 5. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second amplificateur haute-fréquence comprennent chacun un transistor branché à base commune. 6. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé ^ en ce que le limiteur de courant comprend des redresseurs à 70 33562 9 2061760 diodes. 7» Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier amplificateur haute-fréquence comprend : a) un transistor (Ql) comportant une voie émetteur-5 collecteur et une base, b) une première résistance (R6) reliée à une extrémité de. la voie émetteur-collecteur, c) un condensateur '(C3) relié à une extrémité de la voie émetteur-collecteur de manière à lui transmettre des si- 10 gnaux, d) des moyens (C5, Ll) reliés à ladite base de manière à lui appliquer les signaux de modulation, e) et des moyens de sortie (11) reliés à l'autre extrémité dè la voie émetteur-collecteur afin d'assurer la sortie 15 des signaux. 8. Circuit suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens (R7, R8) reliés audit transistor afin d'obtenir un branchement à base commune. 9. Circuit suivant la revendication 7, caractérisé 20 en. ce que lesdits moyens pour appliquer des signaux de modulation comprennent un filtre à bande passante. 10. Circuit suivant la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens pour appliquer des signaux de modulation comprennent un filtre à bande passante et en ce qu'il est prévu 25 des moyens reliés audit transistor pour établir un branchement a base commune.