Brevet FR2092627A1 — publié le 19720128

La présente invention concerne un générateur de signaux étalonnés et plus particulièrement un générateur de signaux sinusoïdaux étalonnés couvrant une large bande de fréquencesen plusieurs gammes successives. 5 Pendant de nombreuses années, les générateurs de signaux étalonnés du type décrit ci-dessus ont été- construits avec un oscillatéur, un étage séparateur et des étages amplificateurs de puissance, chaque étage comportant plusieurs circuits accordés couvrant les gammes successives de fréquence et commutables simul-10 tanément sur la gamme désirée. Ces réalisations présentent de nombreux inconvénients propres, à savoir leur complication, leur prix et leurs dimensions, les transitoires nuisibles de commutation, les écarts de fréquence dus à des charges provoquées par les capacités parasites des contacts de commutation du circuit oscillateur, des 15 effets d'entraînement de l'oscillateur par l'étage séparateur et l'amplificateur de puissance et le délai d'attente après la commutation pour stabiliser la température de l'oscillateur, etc. Cependant, elles constituaient la solution optimale réalisable antérieurement à l'invention. 20 Conformément à l'invention, on utilise une solution totalement différente comportant un seul oscillateur réalisé de façon optimale, accordable sur une seule gamme de fréquences et associé dfune nouvelle manière à une série de diviseurs de fréquence, dans le rapport 2/1, branchés successivement, afin d'obtenir des gammes de 25 fréquences de plus en plus basse, tout- en communiquant la stabilité et la précision de calibratior. de la gamme de fréquences de l'oscillateur à toutes les autres gammes sans modification.désavantageuse et sans nécessité d'un oscillateur à plusieurs circuits accordés avec les transitoires de commutation, -tes charges parasites 30 ou le délai d'attente de stabilisation de la température après commutation étant évités (voir plus haut). Bien qu'on ait utilisé des diviseurs de fréquence comme éléments constitutifs d'autres types d'appareil, leur emploi dans les générateurs étalonnés d'ondes sinusoïdales à variation continue de 35 fréquence du type indiqué ci-dessus et de la nouvelle manière décrite ci-après,n'était pas recommandé du: fait des inconvénients divers qu'ils présentaient à la différence desdits autres appareils. Un synthétiseur de fréquence, par exemple celui décrit dans le 70 20257 2 2092627 divisions de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 300 731 »comporte'plusieurs/ fréquence pour déplacer des fréquences à choisir bien déterminées, séparées par des intervalles assez importants, vers une gamme de fréquences inférieure avec des intervalles réduits en proportion, 5 pour améliorer la résolution en fréquence. Cependant, jusqu'à maintenant, il ne semblait pas que l'application d'un procédé analogue à des générateurs étalonnés à variation continue de fréquence, multigammes, non asservis,ait été faite en vue d'obtenir des résultats sans rapport à ceux exigés pour les synthétisent 10 fréquence, notamment, la suppression des écarts de fréquence dus à des charges parasites variables, les dérives thermiques changeantes des oscillateurs multigammes, et les erreurs de calibrage sans corrélation dans les diverses gammes. Cependant, des diviseurs de fréquence, .y compris des diviseurs binaires, ont été également 15 employés dans d'autres appareils tels que les calculatrices et des compteurs, pour des changeurs de position décimale ou pour réaliser une cohérence dans le temps par génération d'impulsions de synchronisation. Mais bien que les parasites et les multiples harmoniques contenus dans ces trains d'impulsions ne nuisent pas gravement à 20 ces applications, ils représentent l'antithèse de l'oscillation sinusoïdale pure nécessaire dans les générateurs étalonnés-.. En dépit de cette contre-indication apparente dé leur; emploi pour les générateurs étalonnés multigammes à variation continue de fréquence, on a découvert que les diviseurs de fréquence peuvent 25 être employés d'une nouvelle manière, dans ces générateurs-; pour des applications très importantes', à savoir : la suppression de l'incorporation de circuits multiples d'oscillateurs accordés et de la commutation de ces derniers, tout en rendant possible la génération d'ondes entretenues sinusoïdales'pures. 30 Par conséquent, l'invention a pour objet un générateur étalonné nouveau et perfectionné ne présentant pas les inconvénients de la technique antérieure étudiés ci-dessus. mieux D'autres caractéristiques et avantages dé l,±avention- seront/ compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple 35 de réalisation et en se référant au dessin annexé, dans lequel : - la figure unique représente de manière schématique une forme de réalisation préférée de 1'invention. Cette figure représente un étage 1 de l'oscillateur comportant 7ff 20257 3 2092627 un seul circuit accordé 1' accordable dans la gamme de fréquence la plus élevée du générateur étalonné et conçu pour une stabilité optimale de la fréquence. On peut admettre d'après un exemple concret correspondant à une réalisation pratique, que cet oscilla-5 teur doit couvrir la gamme de fréquence de 34 à 80 KHz. Le signal de sortie sinusoïdal de l'oscillateur est appliqué en 2, par un étage séparateur apériodique à une série D de diviseurs de fréquence dans le rapport 2/1 branchés en cascade, formant dans le présent exemple une chaîne de neuf. On peut ainsi employer des 10 diviseurs bien connus à multivibrateurs comportant des transistors, des diodes-tunnel et analogues. L'onde de sortie d'un tel multivibrateur est en général une onde rectangulaire (avec un cycle de travail de 50 io) qui est facilement convertie en onde sinusoïdale par des filtres passe-bas ou passe-bande. Un commutateur S est 15 sélectivement en contact avec les bornes de sortie des circuits diviseurs successifs et est représenté raccordé au circuit de sortie du second diviseur 2/1 à partir de la gauche. Le train de signaux de sortie sensiblement rectangulaires émis par chaque circuit diviseur (constitué par des alternances positives et négatives 20 de l'onde de l'oscillateur original, contrairement à de simples impulsions de synchronisation) est appliqué par un autre étage séparateur non accordé B^ et un autre commutateur S', lorsqu'il est en position haute, comme représenté, à un étage amplificateur de puissance A comportant un circuit A' accordé classique, dont 25 l'accord est synchronisé avec celui du circuit 1' accordé de l'oscillateur, comme indiqué schématiquement par les lignes en pointillé. L'inductance de ce circuit amplificateur est choisie, pour chaque gamme, par un commutateur de gamme ou un rotacteur (non représenté). Le signal de sortie des circuits diviseurs est 30 ensuite retransformé en onde sinusoïdale pure dans l'amplificateur de puissance A-A",de manière à recueillir le signal de sortie du générateur étalonné en 4. Evidemment, dans un générateur étalonné complet, il faut incorporer des dispositifs appropriés pour la modulation, 1'égalisation.du niveau et l'atténuation précise du 35 signal de sortie par des procédés bien connus. Les neuf diviseurs dans le rapport 2/1 de l'exemple ci-dessus permettent une division q • par un facteur maxSmg] de 2. ou 512., si bien que la gamme de fréquences la plus basse obtenue à partir de la chaîne complète 70 20257 4 2092627 de diviseurs en cascade, aux bornes du diviseur 2/1 le plus à droite, est égale à la gamme de fréquence la plus élevée (34 -80 MHz) divisée par 512, soit 67 à 156 kHz environ. Cette fréquence émise dans la gamme inférieure est disponible sous forme d'une 5 fraction F/N permettant le contrôle du signal de sortie qui est le résultat de la division par l'entier N de la fréquence émise effective F, et toujours comprise entre environ 67 et 156 Idîz dans le présent exemple.. La valeur appropriée de N peut être affichée sur le cadran de réglage pour chaque gamme de fréquence choisie. 10 N varie de 1 à 512 par puissances successives de 2 et est égal à 1 pour la gamme de fréquences la plus basse et à 512 pour la gamme de fréquences la plus élevée dans l'exemple étudié. Une telle fréquence de contrôle non modulée ainsi émise est très utile pour des applications telles que la mesure ou'le contrôle indirect 15 de la fréquence de sortie avec un compteur pour basses fréquences peu coûteux, même si une modulation à 100 est appliquée à l'étage amplificateur de puissance. Lorsque le commutateur S' est amené dans sa position basse, la chaîne de diviseurs D est séparée de l'amplificateur de puissance 20 A-A' qui est alimenté, en passant par l'étage séparateur apériodique B^, directement par l'oscillateur 1 de manière à transmettre la gamme de fréquence la plus élevée des oscillations. L'invention créée par elle-même un degré élevé de séparation entre l'oscillateur 1-1' et l'amplificateur de puissance A-A' dans 25 toutes les conditions, éliminant pratiquement tous les effets d'entraînement de fréquence provenant de modifications des conditions de fonctionnement et de charge de l'étage de sortie. Comme on l'a indiqué ci-dessus, les effets de la commutation des gammes sur la fréquence sont également éliminés, puisque l'oscillateur 30 n'est jamais.commuté et on ne perd pas de temps à attendre que la fréquence se stabilise à nouveau après une commutation de gamme , comme dans les "générateurs étalonnés connus. Quand une gamme particulière est choisie par S, le nombre approprié de diviseurs est mis en action et le circuit anti-résonant 35 approprié du rotacteur A' est relié à l'amplificateur de puissance A, le condensateur variable d'accord étant couplé au condensateur variable du circuit oscillateur accordé 11, comme indiqué en pointillé. 70 20257 5 2092627 Il y a lieu d'insister sur le fait que les calibrages de fréquence de toutes les gammes sont liés par une relation précise (par division exacte par 2n) au calibrage de l'oscillateur pilote de précision et la stabilité de la fréquence en présence de condi-5 tions ambiantes hostiles de température etc.,est exactement la même (en valeur relative) pour toutes les gammes et dépend seulement de la qualité remarquable de la réalisation de l'oscillateur unique f de précision. Par conséquent, à la différence de tous les générateurs étalonnés antérieurs de ce type, un seul oscillateur 10 de précision suffit pour obtenir un très bon rendement dans toutes les gammes. De plus, puisque l'oscillateur de précision fonctionne toujours dans les mêmes conditions thermiques, quelle que soit la bande choisie, il n'existe aucune dérive "par échauffement" après 15 le changement de gamme, comme c'est le cas pour les générateurs étalonnés comportant une commutation de l'oscillateur pour changer de gamme. La division par 2, bien que commode, ne doit pas être considérée comme une limitation de l'invention. On peut employer une divi-20 sion par 5 ou par 4, par exemple, pour réduire le nombre de gammes nécessaires si l'on dispose d'un oscillateur de précision à bande plus étendue ; et il est évidemment aussi possible d'inclure des gammes de fréquences obtenues par multiplication de la fréquence de l'oscillateur de précision, aussi bien que piar division (la 25 multiplication équivalant à une division par 2 , dans laquelle n est un entier négatif) pour étendre encore la bande de fréquences couvertes. Bien entendu,, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être 30 décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 70 '20257 6 2092627 REVENDICATIONS 1. Générateur étalonné pour engendrer des fréquences dans plusieurs gammes'successives, caractérisé en ce qu'il comporte un oscillateur accordé sur une seule gamme de fréquences, une série 5 de circuits diviseurs de fréquence successifs reliés audit oscillateur de manière à émettre des ondes sensiblement rectangulaires en provenance des circuits diviseurs successifs dans des bandes de fréquences progressivement plus basses et un amplificateur de puissance raccordé sélectivement à chacune des sorties desdits 10 circuits diviseurs et comportant un circuit accordé commandé en synchronisme avec l'accord de 1'oscillateur,pour régénérer des oscillations sinusoïdales à partir de la sortie du circuit diviseur à laquelle il est raccordé. 2. Générateur étalonné selon la revendication 1, caractérisé 15 en ce que lesdits circuits diviseurs de fréquence,divisent celle-ci dans le rapport 2/1. 3. Générateur étalonné selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit séparateur est intercalé entre ledit oscillateur et le premier desdits circuits diviseurs de fréquence. 20 4. Générateur étalonné selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit séparateur est intercalé dans la liaison sélective entre chacune desdites sorties de circuit diviseur et lesdits amplificateurs de puissance. 5. Générateur étalonné selon la revendication 1, caractérisé 25 en ce qu'un dispositif est incorporé pour séparer lesdites sorties de circuit diviseur dudit amplificateur de puissance et pour relier directement ledit oscillateur par un circuit séparateur audit amplificateur de puissance, pour injecter les oscillations comprises dans ladite gamme de l'oscillateur dans ledit-amplifica-30 teur de puissance. 6. Générateur étalonné selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif indicateur raccordé à 1a- sortie du dernier de ladite série de circuits diviseurs de fréquence,est incorporé pour indiquer la fraction entière 1/N de la fréquence de sortie 35 disponible à la sortie dudit circuit diviseur, fraction dans 70 20257 7 2092627 laquelle H" est déterminé par le choix de la gamme de fréquences de sortie dudit générateur étalonné. 7. Générateur étalonné selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa fréquence de sortie est égale à la fréquence de 5 l'oscillateur divisée.par 2n,n pouvant avoir toute valeur.entière positive, négative ou nulle. 8. Générateur étalonné selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit oscillateur émet des oscillations de forme sensiblement sinusoïdale,uniquement dans la gamme de fréquences la plus 10 élevée.