Brevet FR2116253A1 — publié le 19720713

La présente invention est relative à des perfectionnements aux oscillateurs cohérents, touchant plus particulièrement leur#abili- té sans toutefois y être limitée. D'une façon générale les oscillateurs dits cohérents sont déclenchés par des impulsions radio fréquence qui ont une durée faible par rapport à leur périodicité et une fréquence proche de celles des oscillations libres de ltoscillateur. Ainsi lorsqu'une onde dont la fréquence est proche de celle des oscillations libres de ltoscillateur est injectée dans ledit oscillateur, celui-ei tend à prendre la fréquence d'oscillation de l'onde injectée et le déphasage entre l'oscillation et l'onde injectée tend vers une valeur constante. Lorsque 11 impulsion de déclenchement a disparu, l'oscillateur oscille à sa fréquence propre.Les courbes de la figure t montrent l'aspect des impulsions radio fréquence de déclenchement (courbe la) les oscillations cohérentes déclenchées (courbe lb)~ l'évolution du déphasage (i) (courbe tic). Cependant l'application directe des impulsions de déclenchement à l'oscillateur entrasse une modification de la phase de l'oscillateur pendant toute la durée de chaque impulsion de déclenchement, amenant le déphasage quelconque du début des inpulsions à une valeur fixe à la fin de ces mêmes impulsions. Cet état des choses constaté dans le fonctionnement des oscillateurs cohérents apporte certaines limites aux performances de l'oscillateur qui touche principalement son bruit de phase qui dans certaines applications ressortissant de domaines aussi la différents que celui de la mesure de/stabilité des oscillateurs ou de l'élimination d'échos fixes dans des installations de détection électromagnétique, peut être gênant parce que trop important. L'objet de la présente invention est de remédier à cette gêne produite par le bruit de phase en faisant déclencher ltoscil- lateur dans des conditions telles d'une impulsion de déclenchement à la suivante que ce bruit est fortement réduit. Il s'agit alors de générer pendant un espace des temps déterminé après la disparition de chaque impulsion radio fréquence de déclenchement une onde de fréquence généralement voisine de la fréquence desdites impulsions de déclenchement et dont le déphasage par rapport à cette impulsion de déclenchement est une fonction du temps qui se reproduit identique à elle même pour chaque impulsion de déclenchement appliquée à l'oscillateur. suivant l'invention, la répétition des conditions de fonctionnement de l'oscillateur est obtenue par la création à partir de chaque impulsion de déclenchement, d'un créneau dont le front avant ou front de déclenchement est synchrone des impulsions de déclenchement. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui suit d'un exemple de réalisation non limitatif donné à l'aide des figures qui représentent: - la figure 1, un réseau de courbes schématisant le déchenchement d'un oscillateur cohérent suivant l'art antérieur, - la figure 2, un réseau de courbes schématisant ce que l'invention se propose d'obtenir, - la figure 5, une représentation de trois impulsions de déclenchement radio fréquence, - la figure 4, un réseau de courbes schématisant la fabrication d'une impulsion de déclenchement conformément à l'invention, - la figure 5, un diagramme schématique du montage conformément à l'invention, - la figure 6, un réseau de courbes indiquant des formes d'ondes en différents points de la figure 5 et - la figure 7, un diagramme schématique d'un "oscillateur lancé" déclenché par des impulsions video fréquence conformément à l'invention. Comme cela a été dit dans le préambule de la description on cherche pour des applications particulières des oscillateurs cohérents à diminuer le plus possible le bruit de phase et la figure 2 présente une série de courbes montrant ce que l'invention se propose d'obtenir. La courbe 2a montre les impulsions radio fréquence de fréquence fo utilisées pour déclencher l'oscillateur cohérent. Ces impulsions ont une durée T beaucoup plus petite que le temps T pendant lequel l'oscillateur cohérent va délivrer les oscillations cohérentes à la fréquence F généralement voisine de la fréquence fo.- Cette onde à générer est représentée. courbe 2b pendant l'intervalle de temps T inférieur à la période de répétition Tr de fonctionnement de l'oscillateur. Il est à remarquer qu'entre le point B où l'onde produite cesse, c'est-à-dire au temps T, et le point A où la forme d'onde suivante débute, les oscillations peuvent avoir une forme quelconque. La courbe 2c montre l'évolution du déphasage i (t) des ondes déclenchées pendant l'intervalle de temps T. Ce déphasage est représente comte une fonction du temps qui se reproduit rigoureusement identique à elle même pour chaque train d'oscillations déclenchées. Cette condition sera plus aisément comprise si l'on suppose par exemple que l'onde générée et l'onde contenue dans l'impulsion de déclenchement sont sinusoidales. Le déphasage entre ces deux ondes s'exprime par # = # + 2# (F - fo) t pour t variant entre O et T. Pour chaque nouvelle impulsion de déclenchement cette fonction déphasage prend la forme #n = #n + 2# (Fn - fo) t pour n égal aux nombres entiers successifs 1, 2, 3... Le problème posé suivant l'invention et qu'il faut résoudre pour ce qui concerne le déphasage, impose que #n soit une constante quand T est constant, ce qui entraine que #n et Fn soient également des constantes. Ces conditions ne sont jamais rigoureusement réalisées car il existe un bruit de phase dont l'expression estZ n ). Ce bruit est une fonction du temps t, sa valeur efficace s'exprime en milliradians. Il peut se décomposer en un bruit de synchronisation #n = #n - #(n-1) et un bruit du à l'instabilité enfréauence soit 2#t #F = 2#t Fn - F(n-1) avec Il apparait que pour résoudre le problème, il est nécessaire que la grandeur 4 2 qui constitue le critère de qualité de l'oscil- lateur cohérent soit la plus faible possible. Toutefois, il apparait également qu'une bonne stabilité de la fréquence F est incompatible avec un faible bruit de synchronisa tison ##. De fait, pour que l'oscillateur soit stable, même pendant un temps relativement court, il faut que le coefficient de qualité de son circuit oscillant soit important ce qui s'oppose au temps de durée très faible t dont on dispose pour synchroniser rapidement l'oscillateur en phase. Une troisième source de bruit, s'ajoutant quadratiquement à celles déjà citées peut être mentionnée. Ce bruit intervient juste après la synchronisation et il est dû audéphasage existant entre les impulsions de déclenchement et leur enveloppe et ce déphasage varie de façon aléatoire d'une impulsion à la suivante. La figure 3 montre comment peut autre le déphasage initial de trois impulsions successives de déclenchement I1, 12, 13. Le bruit de phase efficace global ## dépend ainsi de beaucoup de- paramètres ce qui rend délicats les problèmes de reproductibilité et de fiabilité qui sont d'importance pour les oscillateurs cohérents. On a pu définir de la sorte un ordre de grandeur limite des différents paramètres qu'il semble difficile de dépasser pour un oscillateur cohérent A titre d'exemple on peut indiquer que pour une fréquence f de l'ordre de 30 .tEz, un temps T de l'ordre de 1 ps et une période T de l'ordre de 600 ps la valeur efficace limite de 0 est de l'ordre de 8 milliradians, valeur qui se conserve d'ailleurs si les paramètres x, T et llfo sont multipliés par un meme coefficient. Pour satisfaire au mieux aux conditions imposées par le bruit de phase, on utilise une impulsion auxiliaire, en video fréquence, créée à partir de l'impulsion proprement dite de déclenchement qui assure le synchronisme entre l'oscillation de déclenchement et l'oscillation cohérente. La figure 4 montre comment se présentent les différents signaux contribuant au bon fonctionnement de l'oscillateur cohérent suivant l'invention. La courbe 4a représente les oscillations de déclenchement I1, 12, 13 de durée T chacune. La courbe 4b représente les créneaux en video fréquence créés à partir des impulsions de déclenchement, de la façon qui sera décrite ultérieurement. Ces créneaux ont une durée égal à T et définissent ce que l'on appelle un front de déclenchement C et un front d'extinction D. La courbe 4c représente les trains d'oscillations cohérentes créés et la courbe 4d indique comment varie pendant le temps T la phase des oscillations. Pour que les impulsions auxiliaires (fig.4b) utilisées pour synchroniser les oscillations cohérentes produites puissent remplir leur office elles doivent être telles que le front de déclenchement C qui est appliqué à l'oscillateur ait lieu à un instant où l'onde radio fréquence, c'est-à-dire l'impulsion de déclenchement (figure4a) a une phase donnée, de valeur quelconque peut être mais fixe et que ces conditions se répétent pour les impulsions dz déclenchement suivantes. Par phase, on entend le déphasage entre l'oscillation cohérente (fig.4c) et le signal de déclenchement (4a) en supposant que celui-ci se prolonge pendant le temps T. Dans ces conditions, la phase initiale des oscillations déclenchées (courbe 4c) est toujours la mtme au moment où intervient le front de déclenchement C de l'impulsion auxiliaire video fréquence (courbe 4b). Suivant un exemple de réalisation, de telles impulsions peuvent être obtenues à partir d'un. diviseur synchrone avec remise à zéro, dont le fonctionnement est donné dans ce qui suit à l'appui des figures 5 et 6, la figure 5 représentant sous une forme schématique l'organisation des circuits créant l'impulsion auxiliaire de déclenchement de l'oscillateur et par suite l'oscillation cohérente, et la figure 6 une série de courbes montrant la forme des signaux en différents points de la chaine des circuits de la figure 5. L'impulsion de déclenchement radio fréquence de durée T (courbe 6a) apparait à l'entrée 1 de la chaine des circuits où elle est appliquée à un diviseur synchrone 2 constitué, dans un exemple de réalisation préférée, de 5 étages de bascules synchronisées qui divisent chacune la fréquence du signal qui leur est appliqué par 2, et délivre un signal video fréquence (courbe 6b).Le front avant de ce signal video fréquence est appliqué à un circuit 3 de mise en forme qui le transforme en un signal rectangulaire tel que représenté sur la courbe 6c et qui déclenche un circuit monostabla 4, fonctionnant pendant une durée T et qui délivre l'impulsion auxiliaire video fréquence ou créneau qui est appliquée à l'oscil- lateur 5, et le déclenche . i 9 la sortie 6 de cet oscillateur, on recueille pendant le temps T le train d'impulsions cohérentes (courbe 6e) débarrassé du bruit de phase qui constituait une gêne. La courbe 6f montre les impulsions de remise à zéro des circuits diviseurs qui doivent être dans les mêmes conditions initiales pour pouvoir fabriquer chaque nouvelle impulsion auxiliaire de déclenchement. Le circuit de mise an forme 3 peut être un circuit monostable dont la ortie est connectée directement à l'entrée du dernier circuit monostable 4 connecté à l'oscillateur. Ce circuit de mise en forme pourrait également être un circuit différantiateur, dont on ne conserve que l'impulsion négative correspondant au front arrière de l'impulsion issue du dernier diviseur compris dans le circuit 2, qui après amplification est appliquée au circuit monostable 4. La figure 7 représente schématiquement un exemple ''d'oscilla teur lancé", déclenché par les impulsions auxiliaires video fréquence ainsi créées. Les impulsions de déclenchement sont appliquées à l'entrée 12, aui bloquent la diode 7 à travers la résistance 6. Une oscillation dont l'amplitude est en appelant I le courant parcourant l'inductance 8 de valeur L, et C la valeur de la capacité 10, prend naissance aux bornes du circuit oscillant 13 avec une phase initiale constante à chaque front de déclenchement. Le circuit oscillant 13 est connecté à un circuit amplificateur limiteur 11 qui assure l'entretien des oscillations. En opérant de la sorte on a pu réduire le bruit de phase et en particulier supprimer la troisième source de bruit due au déphasage aléatoire des. impulsions de déclenchement avec leur enveloppe. Dans des conditions de fonctionnement semblables à celles déjà données plus avant dans le description, on a pu constater que la valeur efficace limite des qui était de l'ordre de 8 milliradians tombe lorsque l'on applique les principes de la présente invention à environ 2 milliradians. On a rendu en outre indépendants l'un de l'autre le bruit de synchronisationt 9 et le bruit dû à l1insta- bilité en fréquence de l'oscillateur. Il est alors possible d'augmenter le facteur de qualité sans accroître le bruit de synchronisation. Il en résulte de meilleures performances de l'appareil. Il est bien entendu que la description qui précède a été donnée à titre d'exemple non limitatif et que des modificationsxapportées aux différents circuits ou à leur nombre ou à leurs conditions de fonctionnements dans l'ensemble restent dans le domaine couvert par la présente invention. RfflVXNDICAIONS 1. Oscillateur cohérent, synchronisé par des impulsions dites de déclenchement ~ radio fréquence, dont le déphasage instantané entre l'oscillation et l'impulsion de déclenchement suit une loi déterminée et reproductible d'une période de fonctionnement à la suivante quand l'impulsion de déclenchement a disparu, caractérisé en ce que des impulsions auxiliaires de déclenchement sont créées à partir des impulsions de déclenchement radio fréquence de façon qu'elles soient toujours synchrones entre elles, lesdites impulsions auxiliaires étant appliquées à ltoscillateur pour le déclencher, celui-ci ayant alors un bruit de phase fortement diminué. 2. Oscillateur cohérent conformément à la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions auxiliaires de déclenchement sont obtenues par division dans un circuit diviseur synchrone à plusieurs étages, ces impulsions se présentant anrès mise en forme, sous l'aspect de créneaux, video fréquence, dont 3adulée est égale à la durée des oscillations cohérentes désirée. 3. Oscillateur cohérent conformément à la revendication 2 caractérisé n ce que le front avant du créneau video fréquence de déclenchement a toujours lieu à un instant où l'onde radio fréquence utilisée à une phase donnée, de valeur quelconque mais fixe, d'une impulsion radio fréquence aux suivantes, de sorte que lesdites impulsions radio fréquence, lesdits fronts de déclenchement et les oscillations cohérentes délivrées sont synchrones entre aux. 4. Oscillateur cohérent conformément à la revendication 2, caractérisé en ce que les étages diviseurs successifs divisent la fréquence des signaux qui leur sont appliqués par 2. 5. Oscillateur cohérent conformément aux revendications 1 et 2caractérisé en ce que les créneaux video fréquence créés à partir des impulsions radio fréquence de déclenchement sont délivrés par un circuit monostable.