Brevet FR2221858A1 — publié le 19741011

Dans le brevet français n 71.25698 déposé le 29 juin 1971 par la Demanderesse, pour "Synthétiseur de fréquence à boucles multiples d'asservisseme-t", on a décrit un synthétiseur comprenant un premier oscillateur variable, asservi de manière à engendrer des multiples entiers d'un pas de fréquence prédéter miné et un second oscillateur variable, asservi sur une fréquence décalée de celle du premier d'un incrément variable et dans lequel l'approche de fréquence du second oscillateur est obtenue en utilisant la tension de commande qui asservit la fréquence du premier Un premier objet de la pressente invention consiste à simplifier le montage en effectuant cette approche de fréquence uniquement au moyen d'un convertisseur phase-fréquence, placé dans la boucle d'assevissement du second oscillateur, Gette solution se superposera ri la précédente dans le cas où l'on désire obtenir un temps d'acquisition très court, Un second objet de l'invention concerne l'application du montage à deux oscillateurs susvisé à la réalisation d'un synthétiseur destiné à couvrir une gamme de plusieurs octaves, en particulier en VHF (très hautes fréquences). Suivant une première caractéristique de l'invention, lepremier oscillateur est alors agencé pour couvrir au moins trois sous-gammes, respectivement transmises à un mélangeur polir être comparées à la fréquence de sortie du second oscillateur, après une multiplication de fréquence dans trois rapports différents, avantegeusement 1/2, 1 et 2. Suivant une seconde caractéristique de l'invention, le second dispositif oscillateur comprend. une pluralité l'oscilla- teurs variables connectés en parallèle sur une ligne de transmission fermée à ses deux extrémités sur son impédance caractéris tique. Une troisième objet de l'invention concerne l'application du montage VHF susvisé à la réalisation d'un synthétiseur destiné à fonctionner en hyperfréquences. Suivant une particularité de l'invention, un tel synthéti seur à hyperfréquence est obtenu en utilisant, comme second oscillateur, un oseillateur variable à hyperfréquence, et en mélangeant à la fréquence de sortie du premier oscillateur (lequel fonctionne à très haute fréquence), une très haute fréquence obtenue par hétérodynage de la fréquence de sortie du second oscillateur. D'autres caractéristiques, ainsi que les avantages de l'invention, apparaitront clairement à la lumière de la description ci-après Au dessin annexé La figure 1 représente un synthétiseur suivant un mode d'exécution préféré de l'invention, destiné à fonctionner dans la gamme 1 à 600 MHz et, La figure 2 est le schéma partiel d'un synthétiseur destiné à fonctionner en hyperfréquences. Le synthétiseur représenté à la figure 1 comprend un ensemble d'oscillateurs variables 1 à 6 couvrant respectivement, à titre d'exemple, les gammes 70-105, 105-150, 150-210, 210-300, 300-420 et 420-600 MHz, Les sorties de ces oscillateurs sont reliées en parallèle à une ligne de transmission, fermée à chaque extrémité par son impédance caractéristique, et que l'on a symbolisé par un rectangle 7. Cet ensemble constitue le second oscillateur susvisé. A l'extrémité 7a de cette ligne, la fréquence comprise entre 70 et 600 MHz, est appliquée à un mélangeur~8, qui reçoit par ailleurs une fréquence variable entre 95 et 610 z par pas de 1 MHz, obtenue comme on l'indiquera dans la suite, Le battement issu du mélangeur 8 est filtré dans un filtre 9 qui transmet les fréquences comprises entre 20 et 10 IQHz, puis applique à un comparateur de phase 10 dont la sortie commande la fréquence des oscillateurs 1 à 6. Le comparateur 10 reçoit lui-même un battement variable entre 20 et 10 lmz, par pas de 1 IIz, transmis par un filtre Il à partir d'un mélangeur 12. Le mélangeur 12 reçoit, d'une part une fréquence variable entre 79 et 82 t:'jiZ transmise par un filtre 1f, d'autre part, une fréquence, variable entre 100 et 91 MHz par pas de 1 Hz, engendrée par un oscillateur 14. La fréquence appliquée au filtre 13 est engendrée de la manière suivante On applique, à un mélangeur 15, d'une part, une fréquence variable entre 34 et 37 MHz transmise par un filtre 16, dautre part, une fréquence de 45 MHz obtenue par multiplication dans un filtre d'harmoniques 17, d'une fréquence 15 MHz. Cette dernière est, soit une fréquence étalon appliquée à la borne a du coemu- tateur 19, soit une fréquence modulée en phase fournie à la borne b par un générateur approprié 19. La fréquence appliquée au filtre 16 est obtenue dans un mélangeur-- 20 qui reçoit, d'une part une fréquence variable entre 20 et 21 MHz par pas de 1 Hz (obtenue au moyen d'une channe classique de synthèse de fréquence)) d'autre part, la fréquence 15 MHz ou une fréquence de recherche variable entre 14 et 16 MHz (commutateur 21; la borne b est reliée à un oscillateur d'interpolation non figur. L'oscillateur 14 est commandé en fréquence par une boucle à verrouillage de phase comprenant un mélangeur 22 suivi d'un diviseur programmable 23, de taux variable entre 5 et 14, luimame suivi dtun comparateur de phase 24. Ce dernier reçoit une fréquence étalon de 1 MHz, tandis que le comparateur 22 reçoit une fréquence de 105 MHz, obtenue à partir d'une fréquence étalon de 15 @ Hz, par multiplication par 7 dans un filtre d'harmoniques 25. il est évident que, lorsque l'on fait varier le taux de division de 23 entre 5 et 14, la fréquence du battement soustractif de sortie du mélangeur 22 varie entre 5 et 14 MHz, si bien que la fréquence de l'oscillateur 14 varie de 100 à 91 iZ par pas de 1 MHz. La froquence variable entre 95 et 610 MHz, appliquée au mélangeur 8 est obtenue de la manière suivante Un oscillateur variable 25 (premier oscillateur susvisé) couvre les gammes 180-320, 170-310 et 160-305 MHz. Un commutateur 26 (par exemple du type à diodes) transmet au mélangeur 8, soit la gamme de fréquences 920 à 610 MHz obtenue par multiplication par 2 dans un organe 27, de la fréquence de l'oscillateur 25 comprise dans la gamme 160 à 3C5 @ MHz (borne 26a reliée), soit la gamme de 170 à 310 MHz directement transmise par la borne 26b, soit la gemme 90 à 160 MHz, obtenue à la borne 26c après division par 2 (diviseur 28) de la fréquence de l'oscillateur 25 comprise dans la gamme 180 à 320 MHz. il est facile de voir que, bien que @ la gamme de fréquence appliquée au mélangeur 8 comporte deux discontinuités, l'une entre 160 et 170 MHz, l'autre entre 3.0 et 320 ÏiHz, on pourra toujours obtenir, par battement soustractif entre les fréquences de cette gamme et celles couvertes par les oscillateurs 1 à 6, une fréquence variable entre 2G- et 10 MHz. La fréquence de l ' oscillateur 25 est asservie par une boucle d'approche à verrouillage de phase comprenant,à la sortie du commutateur 26, un diviseur 29, commutable sur les taux3201160 et sG, suivi d'un diviseur programmable 30 de rapport variable dans les sous-gammes 9-16, q 1-7-31 et 32-61, et d'un comparateur de phase 31 qui reçoit une fréquence étalon de 0,0625 MHz. Lorsque la boucle d'approche est staDilisée, 1' asservisse ment est obtenu par une boucle constituée par un mélangeur 32 qui reçoit, d'une part le signal de sortie de l'amplificateur 25, d'autre part, un signal à 240 MHz engendré, de façon connue en soi, par un oscillateur 33, par exemple à partir d'une fréquence étalon de 15 MHz. Un filtre 34 transmet le battement de 0 à 80 MHz, issu du comparateur 32 et le compare, dans un comparateur de phase 35, aux harmoniques d'une fréquence de 5 MHz obtenue par division par 3, dans un diviseur 36, d'une fréquence étalon de 15 MHz. La sortie du comparateur 35 asservit la fréquence de l'oscillateur 25. On fera observer que le changement de fréquence intermédiaire assuré par le mélangeur 240 permet de réduire le bruit, qui serait plus élevé si l'on comparait directement les harmoniques de la fréquence 5 iviliz à la fréquence de l'oscillateur 25 Un amplificateur à transconductance 37 constitue avec un condensateur 38, une troisième boucle, Le condensateur 38 chargé par le fonctionnement de la boucle d'approche, voit sa tension maintenue par l'amplificateur 37 pendant le fonctionnement de la boucle principale. Un tel système à trois boucles est décrit dans le brevet français susvisé, L'approche de fréquence de l'ensemble d'oscillateurs 1 à 6 peut être obtenue simplement en constituant l'organe 10 par un convertisseur phase-fréquence. Tant qu'il subsiste un écart entre les fréquences appliquées au convertisseur 10;; ce dernier fournit un signal de signe convenable qui agit sur l'organe de commppde de fréquence des oscillateurs e cart t de fréquence a été annulé, le convertisseur 10 se comporte comme un comparateur de phase0 Si l'on désire obtenir une approche de fréquence particulièrement rapide, on établit une liaison (figurée en pointillés en 3Aa) entre la tension de commande de l'oscillateur 25 (prélevée à la sortie du comparateur 31) et l'organe de commande de fréquence des oscillateurs 1-6 La sortie 7a de la ligne 7 est connectée à la sortie 39 du synthétiseur par l'intermédiaire d'un commutateur 40 lequel permet, soit de recueillir directement en 34 la gamme de fréquences allant de 70 à 600 MHz (position figurée du commutateur), soit de faire battre une fréquence comprise dans la gamme de 201 à 210 MHz avec la fréquence de 240 MHz fournie par l'oscillateur 33. Ce battement s'effectue dans un mélangeur 41 et fournit des fréquences comprises entre 1 et 70 MHz/ La Srquence de 241 à 310 est obtenue par programmation convenable du compteur-diviseur 30. A la figure 2, on a représenté partiellement un montage du même type que celui de la figure 1, mais destiné à synthé- tiser des fréquences comprises entre 3700 et 4200 MHz Les oscillateurs 1 à 6 de la figure 1 sont alors remplacés par un oscillateur 42 (du type Yig par exemple, lorsqu'une grande pureté spectrale est requise), apte à fournir une fréquence variable entre 3700 et 4200 MHz. La fréquence de cet oscillateur est commandé@ par la sortie du comparateur de phase 1C. Elle est appliquée à un mélangeur 43 qui reçoit par ailleure une fréquence de @@00 MHz, obtenue par exemple par multiplication par 16 (multiplicateur 44) et par filtrage (filtre passe-bande 45) à partir d'une fréquence étalon de 225 MHz. Le battement variable entre 100 et 600 MHz, issu du mélangeur 43 est, après filtrage en 46, appliqué au mélangeur 8. ie reste u montage, P l'exception des éléments 39 à 41 qui sont ici inutiles, est identique à celui de la figure 1. Il va de soi que les valeurs numériques indiquées ne sont pas limi@@tives REVENDICATIONS 1. Synthétiseur de fréquence comportant un premier oscillateur, asservi de manière à engendrer des multiples entiers d'un pas de fréquence prédéterminé, caractérisé par un second oscillateur, asservi sur une fréquence décalée de celle du premier d'un incrément variable 2. Synthétiseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'approche de fréquence du second oscillateur est obtenue au moyen d'un simple convertisseur phase-frequence, placé dans la boucle d'asservissement du second oscillateur0 v0 Synthétiseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier oscillateur est agencé pour couvrir au moins trois sous=gammes, respectivement transmises à un mélangeur, pour eAtre comparées à la fréquence de sortie du second oscillateur, après une multiplication de fréquence dans trois rapports diffé rente 4. Synthétiseur selon la revendication 3, câractérisé en ce que lesdits rapports de multiplication sont respectivement 1/2, 1 et 2 et en ce que la fréquence du premier oscillateur est asservie par une boucle d'approche à verrouillage de phase comprenant un diviseur commutable sur les taux de division 320 ,160 et 8 O 50 Synthétiseur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le second oscillateur comprend une pluralité de montages oscillateurs variables connectés en parallèle sur une ligne de transmidsion fermée à ses deux extrémités sur son impédance caractéristique 60 Synthétiseur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le second oscillateur est un oscillateur variable à hyper fréquence et par des moyen effectuer te battement soustractif entre la fréquence du second oscillateur et une fréquence étalon, ledit battement, à très Ilaute fréquence, tant mélangé à la très haute fréquence de sortie du premier oscillateur0