Brevet FR2250226A1 — publié le 19750530

L'invention concerne un modulateur de fréquence apte à recevoir une commande d'excursion de fréquence fournie par des signaux logiques, par exemple binaires, ou bipolaires; ou autres, dans lequel la fréquence de base, F, d'une part, et la valeur de l'excursion de fréquence, F, d'autre part, sont déterminées avec une tres haute précision, par exemple au moins 10-6 Alors qu'il est relativement faciled'imposer une excursion de fréquence AF a un oscillateur réglable par la tension de fréquence F, selon se contente d'une précision moyenne, par exemple au moyen~d'une diode a capacité variable recevant en commande le ou les signaux logiques, une précision de l'ordre de celle qui est indiquée ci-dessus exige des moyens particuliers. Le probleme est résolu, selon l'invention, par une boucle d'asservissement dans laquelle la fréquence d'un oscillateur réglable-par la tension (V.C.O.) est asservie a une fréquence a haute stabilité de valeur égale a ltexcursion de fréquence voulue, F, et qui comprend un diviseur rang variable commandé par les signaux logiques, lesquels sont appliqués en même temps en pré-réglage a ltoscillateur réglable, couvrant la majeure partie de l'excursion de fréquence voulue : il en résulte qu'a l'asservissement de fréquence fourni par un discriminateur de phase il n'est demandé qu'un complément de réglage de faible amplitude, ce qui présente des avantages, comme on le montrera ci-dessous. Pour une certaine valeur du diviseur, No, la fréquence f de ltoscillateur variable est égale a la fréquence de base F, asservie ellemême a la fréquence de référence ( AF) a haute stabilité, de valeur égale à l'excursion de fréquence o voulue, comme on l'a dit ci-dessus ; pour d'autres valeurs du diviseur Ni, N2, la fréquence f prend des valeur F + AF. L'invention, prévue en principe pour l'application de signaux logiques bipolaires, est de portée générale : pour des signaux logiques plus diversifiés elle peut fournir, pour un plus grand nombre de diviseurs, N, Ni, N2, N3, N4, des fréquences de sortie de forme générale F + n.AF, avec n = O, 1, 2, etc les entiers n n'étant pas nécessairement en série arithmétique, l'excursion AF étant alors l'excursion unitaire. L'invention va être décrite en détail sur un exemple de réalisation en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles La figure I est un schéma synoptique d'ensemble d'un modulateur de fréquence conforme à l'invention La figure 2 est un schéma d'un détail du schéma selon la figure 1, montrant un exemple de mode d'application des tensions de réglage à ltoscillateur. FIGURE I - l'oscillateur réglable 1, de fréquence courante.f, comporte, ainsi qu'il est courant, une diode à capacité variable incorporee, non représentée. La fréquence f prend l'une des trois valeurs F, F + AF sous la commande de'signaux logiques A, B. La fréquence f est envoyée verS un émetteur non représenté. Un modulateur 2 reçoit sur une première entrée la fréquence f, sur une deuxième entrée une fréquence fl à haute stabilité. Il fournit en sortie derrière un filtre passe-bande 3 une fréquence f2, égale, par exemple à fl - f. 4 est un diviseur à rang variable N qui peut prendre trois valeurs de division, No, Ni, N2, sous la commande des signaux logiques A, B. Le diviseur 4 pourrait être équipé d'une autre façon équivalente. La fréquence sortant du diviseur 4, f2/N, est appliquée à une entrée d'un discriminateur de phase 5, qui reçoit sur une autre entrée une fréquence de référence à haute stabilité ( B) . On a par asservissement : f2/N = AF. Le signal de sortie du discriminateur de phase 5 est appliqué à un filtre passe-bas 6. Un organe de transfert 7, qui sera décrit en se référant à la figure 2, reçoit les signaux A, B ainsi que le signal de sortie C du filtre 6. Pour décrire en détail le fonctionnement de la boucle d' asservissement selon la figure 1, on va, sans réduire la portée générale de ltinvention, fixer, à titre d'exemple, des valeurs des paramètres. La fréquence f doit subir des excursions de fréquence AF = 10 kHz autour d'une fréquence de base F = 28,200 MHz. Le modulateur 2 reçoit la fréquence f et une fréquence stabilisée fl égale à 34,3 MHz. La fréquence f2 est égale à 6,10 MHz pour f = F = 28,2 MHz. Elle est égale à 6,09 MHz pour f = F + AF = 28,210 MHz, et à 6,11 MHz pour f = F - AF = 28,190 MHz. Le diviseur à rang variable 4 peut prendre les valeurs N = 610, N1 = 609, o- N2 = 611. il en résulte quten associant la valeur No à la fréquence f = F, la valeur Ni à la fréquence f = F + AF, et la valeur N2 à la fréquence f = F - AF, on retrouve dans les trois cas une fréquence AF identique égale à l'excursion de phase nominale. Les signaux A et B, appliqués en valeurs logiques au diviseur à rang variable 4, sont appliqués par l'intermédiaire de l'organe 7, qui a une fonction de convertisseur numériquel analogique, selon des valeurs analogiques de tension, en préréglage de l'oscillateur 1. On se fixe, pour ce préTéglage, une tolérance ne dépassant par 10% deux, c'est-à-dire une erreur de réglage de 1 kHz-au maximum : une telle précision est accessible à la technologie moderne avec un oscillateur compensé en température. L'erreur de fréquence résiduelle à corriger ne dépasse donc pas 1 kHz. Le signal de correction C aura donc, au début du processus de synchronisation, une fréquence maximale de 1 kHz. Le discriminateur de phase 5 peut être de tout type connu ; on le prendra avantageusement du type dit "à échantillonnage". On-sait que dans un tel discriminateur de phase, la fréquence de référence ( AF) est transformée en dents de scie et la fréquence asservie AF en impulsions fines qui operent à chaque période un prélèvement sur la dent de scie, appliqué à une mémoire analogique (condensateur). Un tel discriminateur de phase a la propriété de rejeter la fréquence de référence à au moins - 120 dB, ce qui permet de choisir un filtre passe-bas 6, du type RC de préférence, coupant haut en fréquence, par exemple 2 kHz.Le signal de correction C, dont la fréquence ne dépasse pas I kHz, traversera donc facilement le filtre 6. t'avantage d'un passe-bas à fréquence de coupure relativement élevée, c'est qu'il transmet les fréquences nées des vibrations mécaniques et permet de les neutraliser par l'asservissement. L'oscillateur I ayant une pente de réglage de l'ordre de 1 600 kHz par volt, on en déduit, en suivant un procédé de calcul connu ("Phase lock loop", Floyd et Gardner, MacGraw Hill, New York), que le temps de verrouillage est de l'ordre de 0,5 lis. On sait, par des moyens connus, extraire dtun signal bipolaire (O, + I, - I), deux signaux binaires (0,1) différents (A et B). FIGURE 2 - Les commandes A et B ainsi que C peuvent être avantageusement appliquées en réglage de l'oscillateur 1 par un amplificateur opérationnel 70, de bornes d'entrée + et -, recevant sur sa borne + le signal C, et sur sa borne - la sortie D d'un circuit 71 convertisseur numérique/analogique comprenant une résistance R1 ayant une borne à la masse, l'autre borne reliée au+ par une résistance R2. La résistance R1 est shuntée par un premier transistor NPN T1 ayant une résistance de retour d'émetteur rl, et par un deuxième transistor NPN T2 ayant une résistance de retour d'émetteur r2. Suivant les trois paires de valeurs possibles pour les signaux logiques A, B (O, O ; 0, 1 ; 1, O) le point D prend trois valeurs de tension différentes. L'invention a été décrite dans le cas de deux signaux binaires extraits d'un signal bipolaire par des moyens bien connus, qu'il est inutile de rappeler. Elle s'applique également au cas d'un signal binaire unique. Le dispositif transposeur de fréquence, comprenant les organes 2, 3 (figure 1) pourrait être supprimé pour certaines valeurs des paramètres. Le dispositif de l'invention peut s'appliquer à un synthétiseur de fréquence. REYENDICATIONS 1/ Modulateur de fréquence à commande par des signaux logiques, comprenant une boucle d'asservissement de fréquence pouvant fournir au moins une valeur d'excursion de fréquence AF, formée essentiellement d'un oscillateur réglable par la tension, d'un discriminateur de phase recevant une fréquence de référence, d'un filtre passe-bas, d'un diviseur à rang variable commandé par un ou plusieurs signaux logique éventuellement en série avec un dispositif transposeur de fréquence, caractérisé en ce que le ou les signaux logiques (A. B) commandant le diviseur a rang variable (4) sont appliqués, en commande dudit oscillateur réglable par la tension (1). 2/ Modulateur de fréquence a comnande par des signaux logiques selon la reven dication 1, caractérisé en ce que la fréquence de référence (A F) a une valeur o égale à la valeur unitaire de l'excursion de fréquence voulue (AF). 3/ Modulateur de fréquence à commande par des signaux logiques-selon la revendication 2 caractérisé en ce que les signaux logiques (A, B) sont appliqués en commande de ltoscillateur réglable par la tension 1 par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique/analogique ( 71-) 4/ Modulateur de fréquence à commande par des signaux logiques selon la revendication 3, caractérisé en ce que le signal de sortie (D) dudit convertisseur numériquelanalogique (71) et le signal d'asservissement (C) sont transmis à l'oscillateur réglable par la tension (1) par un amplificateur opérationnel (703.