Brevet FR2292371A1 — publié le 19760618

ta présente invention concerne un générateur de bruit blanc -ou non, gaussien ou quasi-gaussien à haute-fréquence, dans une bande de largeur prédéterminée, centrée sur une fréquence f prédéterminée, o ctest-à-dire un bruit de densité spectrale de puissance donnée, et dont au moins les amplitudes élémentaires sont réparties suivant la loi de probabilité de Gauss ou approximativement comme tel. La nécessité de disposer d'un générateur de bruit apparait lorsqu'il s'agit d'essayer certains appareils électroniques et parti culièrement de les attaquer avec un signal de bruit. Une des qualités souhaitables de tels générateurs est de fournir un bruit reproductible, présentant une densité spectrale de puissance uniforme dans la bande envisagée, ce qui correspond à la définition connue du bruit blanc dans une bande donnée, en particulier du bruit blanc gaussien. Il est en outre souhaitable qu'un tel générateur soit capable de délivrer un bruit de fréquence relativement élevée, de l'ordre de plusieurs dizaines de mégahertz. Il existe des générateurs naturels de bruit. Ces générateurs utilisent des éléments électroniques qui émettent, de façon naturelle, un bruit en sortie, ainsi que les dispositifs d'amplification et de filtrage convenables pour obtenir un bruit dans la bande de fréquence souhaitée. L'inconvénient de ce genre de générateurs fonctionnant dans une bande large est qu'une amplification importante est pratiquement interdite et que le niveau de bruit obtenu est faible. En outre, la densité spectrale de puissance du bruit, qui peut être considérée comme constante dans une bande étroite, ne l'et pas dans une bande large. On n'obtient donc pas un bruit blanc. Le niveau de bruit n'est pas indépendant de la fréquence centrale d'une plage d'utilisation, et les caractéristiques du bruit varient également avec la gamme de fréquence utilisée, notamment le caractère gaussien. Enfin, en haute ou très haute fréquence, il est nécessaire de choisir la source de bruit et il n'y a pas reproductibilité d'une source à l'autre. On connais aussi des générateurs de bruit pseudo-aléatoires. A partir des signaux d'une horloge, ils mettent en oeuvre une technique de génération de séquence binaire pseudo-aléatoire offrant un spectre de fréquence très dense et quasi uniforme dans une bande de fréquence s'étendant jusqu'a 1/20 de la fréquence d'horloge environ. D'exeellente qualité au point de vue de la mesure, ce type de générateur se trouve de ce fait limité industriellement à une fréquence de l'ordre de 100 kHz et, en laboratoire, à la limite de la technologie connue, on peut atteindre quelques mégahertz. La bande de fréquence est couverte uniformément depuis la fréquence zéro. L'inconvénient de ces générateurs est que le bruit occùpe par essence même la partie basse du spectre et la production de bruit en haute fréquence est impossible. La présente invention vise à réaliser un générateur de bruit blanc ou non, gaussien ou quasi-gaussien, de caractéristiques réglables et reproductibles, centré sur une fréquence quelconque prédéterminée, pouvant être élevée, dans une bande définie et réglable indépendamment de la fréquence centrale. Suivant l'invention, le générateur de bruit blanc ou non, gaussien ou quasi-gaussien, à haute fréquence dans une bande de largeur prédéterminée centrée sur une haute fréquence f, prédéterminée réglable indépendamment de la largeur de bande précitée est caractérisé en ce qu'il comprend deux générateurs de bruit blanc gaussien à basse fréquence délivrant des signaux respectifs Nw et Nf, un générateur pilote délivrant un signal cos 2 forts des premiers moyens de calcul pour effectuer le produit de l'un des signaux Nc et Ns par le signal cos 2trot, un circuit déphaseur pour déphaser de 900 le signal cos 2nf,t, des seconds moyens de calcul pour effectuer le produit de l'autre signal Nc ou Ns par le signal cos 2t fot déphasé, et des moyens pour calculer la somme des deux produits précités et délivrer un signal représentant le bruit blanc ou non, gaussien ou quasi-gaussien, à haute fréquence précitée. Sachant que l'on peut obtenir, comme il a été dit plus haut, un bruit blanc gaussien par des procédés et dispositifs connus, l'invention permet, par transposition et composition de deux bruits à basse fréquence, d'obtenir un bruit à haute fréquence. Suivant une réalisation particulière de l'invention, les bruits à basse fréquence sont des bruits synthétiques obtenus à partir de dispositifs connus en eux-m#mes. Suivant une autre réalisation particulière de l'invention, les bruits A basse fréquence sont obtenus en sortie d'éléments électroniques procurant de façon naturelle un bruit, par exeaple des diodes Zener. D'autres particularités de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va Suivre. Âux dessine annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif La figure 1 est un schéma en bloc-diagramme d un générateur conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma partiellement détaillé d'un générateur à basse fréquence compris dans le générateur précité. En référence à la figure 1, le générateur conforme à l'invention comprend deux générateurs de bruit blanc gaussien à basse fréquence 1 et 2 qui seront décrits plus loin en détail. Ces générateurs émettent respectivement des signaux de bruit fonction du temps Nc(t) et Ns(t) qui seront précisés plus loin. Un générateur pilote 3 d'un type connu émet un signal cos 2 # fot, f0 étant la fréquence centrale du bruit que l'on désire obtenir en sortie. Ce signal est appliqué en parallèle d'une part à un multiplicateur 4 d'un type connu qui reçoit également le signal et d'autre part, par l'intermédiaire d'un déphaseur 5 ,\ L un multiplicateur 6 analogue au multiplicateur 4 et recevant aussi le signal 15(t). Le déphaseur 5 est d'un type connu, par exemple à résistance-capacité,pour déphaser de 90 . Les signaux de sortie des multiplicateurs 4 et 6, qui valent respectivement Nc(t) coB 2#f0t et -N5 On va maintenant décrire plus en détail le générateur de bruit à basse fréquence 1, an référence à la figure 2, le générateur 2 étant d'une constitution analogue. Le générateur 1 comprend une diode Zener 8 montée entre la masse et une alimentation positive par l'intermédiaire d'une résistance ajustable 9. La sortie de cette diode est reliée par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage 11, à un amplificateur opérationnel 12 relié d'autre part à la masse et présentant deux sorties en opposition de phase. Le fonctionnement du dispositif décrit peut s'expliquer de la façon suivante. Le bruit désiré peut, de façon classique, s'écrire : où # i' i et w i sont resp ctiveXent l'amplitude, la fréquence et la phase de chaque raie spectrale. Pour que ce bruit soit blanc, il faut que la densité spectrale de puissance soit uniforme dans toute la bande of ce qui entrains que tous les V i soient égaux. il faut en outre que ce bruit soit gaussien. Cela étant, les générateurs 1 et 2 produisent des bruits de fréquencoecentrées sur l'origine, que l'on peut considérer comme blancs et gaussien à condition de ne les recueillir que dans une bande relativement étroite (O, 4 F). Si f0 est la fréquence centrale du bruit N(t), on peut écrire ces bruits sous la forme ce qui revient à les considérer comme des transpositions vers l'origine du bruit N (t). Le traitement de ces signaux dans les multiplicateurs 4 et 6 peut s'analyser par un calcul trigonométrique élémentaire qui montre qu'on recueille bien en sortie du générateur un bruit N(t) représenté par l'expression citée plus haut. Les bruits N c (t) et N (t) étant blancs et gaussins il en est de même du bruit N(t). Le générateur conforme à l'invention permet donc d'obtenir un bruit blanc gaussien à haute fréquence aisément reproductible, ce qui est une condition essentielle pour l'utiliser pour tester des circuits. On peut, par exemple, obtenir un bruit dans une bande de 8 NHz environ, centrée sur 40 NEz, la puissance étant de 10 mW sous 50 ohms, c'est-àdire 8 V crête à crête environ. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à l'exemple décrit et peut être susceptible de variantes. ainsi, les générateurs de bruit à basse fréquence pourraient utiliser tout élément autre que la diode Zener fournissant un bruit naturel. Ils pourraient aussi comprendre un dispositif fournissant un bruit synthétique. De même, les divers éléments du circuit pourraient être remplacés par des éléments équivalents à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATONS 10 Générateur de bruit blanc ou non, gaussien ou quasigaussien, à haute fréquence dans une bande de largeur prédéterminée centrée sur une haute fréquence f prédéterminée réglable indépendarn o ment de la largeur de bande précitée, caractérisé en ce qu'il comprend deux générateurs de bruit blanc ou non, gaussien ou quasi gaussien, à basse fréquence délivrant des signaux respectifs N et c Ns, un générateur pilote délivrant un signal cos Stfot, t, des premiers moyens de calcul pour effectuer le produit de l'un des signaux N ou c N par le signal cos 2#fot, un circuit déphaseur pour déphaser de s 900 le signal cos 2ff t, des seconds moyens de calcul pour effectuer le produit de l'autre signal N ou N par le signal cos 2# t c s o déphasé, et des moyens pour calculer la somme des deux produits précités et délivrer un signal représentant le bruit blanc ou non, gaussien ou quasi-gaussien, à haute fréquence précité. 2. Générateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les générateurs de bruit à basse fréquence sont des générateurs de bruits synthétiques. 3. Générateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les générateurs de bruit à basse fréquence comprennent un élément électronique dont le signal de sortie comprend, de façon naturelle, un bruit. 4. Générateur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments électroniques précités sont des diodes Zener.