Brevet FR2330198A1 — publié le 19770527

La présente invention concerne un oscillateur à fréquence variable0 Dans les fig. 1 et 2 du dessin annexé à la présente invention, on a représenté des schémas de connexion d'oscillateurs à fréquence variable connus, Dans le circuit de la fig. 1 la fréquence du signal de sortie diun oscillateur à fréquence variable 1 est divisé par un diviseur de fréquence 2 dont le rapport de division N est va rible. Dans un détecteur 4, la fréquence du signal de sortie du diviseur de fréquence 2 est comparée avec la fréquence du signal de sortie d'un oscillateur de référence 3. on obtient comme signal de sortie du détecteur 4 une tension correspondant à la différence entre les deux fréquences.Le signal de sortie est envoyé à travers un filtre passe-bas 5 et appliqué en contreréaction à l'oscillateur à fréquence variable 1 de façon à permettre un contrôle de l'oscillateur à fréquence variable 1 dans le sens d'une réduction du signal de divergence à zéros Ainsi, après un certain temps, la frequence de l'oscillateur à fréquence variable 1 devient exactement Nfois plus grande que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur de référence 3o Le fonctionnement du circuit représenté dans la fig. i sera, par la suite, décrit en se référant à des valeurs numériques préétablies. En supposant, par exemple, que cet oscillateur est utilisé dans un poste de radio avec une fréquence différente pour chaque canal, la fréquence de ltoscillateur à fréquence variable 1 devra être variée par pays de 10 KHZ sur la bande 50 MHzt c'està-dire, dans chaque canal la fréquence devra étre comme suit : Canal 1 0 O O 50 MHZ + 10 KHz Canal 2 . . . 50 MHZ + 20 KHZ Dans ce cas, le rapport de division N du diviseur de fréquence 2 aura donc les valeurs suivantes pour chaque canal Canal 1 0 . . 5001 Canal 2 . .. 5002 La fréquence du signal de sortie du diviseur de fréquence 2 sera alors de 10 KHZ. Par conséquent, la fréquence de l'oscillateur de référence devra titre de 10 KHZ0 Dans ce circuit, il faut utiliser un compteur rapide comme diviseur de fréquence 2 pour diviser un signal d'une fre quence élevée de 50 MHz0 De même, étant donné que le rapport de division N du diviseur de fréquence 2 est important, le nombre d'étages du compteur sera également grand. Afin de réduire le rapport de division du diviseur de fréquence 2, on a proposé l'utilisation de l'oscillateur à fréquence variable représenté dans la fig. 2.Dans cette figure, les éléments identiques ou analogues à ceux de la fig. i portent les mêmes références0 La fréquence du signal de sortie de ltoscillateur à fréquence variable ntestpas dlrectement divisé ; ledit signal de sortie est appliqué à un étage mélangeur 6, de meme qu'un signal de sortie d'un oscillateur à fréquence fixe 7, et les deux signaux appliqués sont alors mélangés afin d'obtenir à la sortie du mélangeur un signal d'une fréquence correspondant à la différence entre les deux signaux d'entrée0 Le traitement ultérieur est analogue à celui du circuit de la fig. lo Donc, si la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 1 est de 50 MHz, et celle de l'oscillateur 7 est de 48 MHz, la fréquence du signal d'entrée du diviseur de fréquence 2 prend les valeurs suivantes pour chaque canal : Canal 1 . . o 2 MHZ + 10 KHZ Canal 2 . . . 2 MHz + 20 KHZ Par analogie, le rapport de division N du diviseur de fréquence 2 devra prendre les valeur suivantes pour chaque canal, ce rapport de division N étant plus petit que dans le cas de la fig. 1 Canal i . . o 201 Canal 2 . .. 202 Alors, si les circuits représentés dans la fig. 1 ou dans la fig. 2 sont exposés à des fluctuations de la tension d'alimentation, à des changements de température ou à d'autres perturbations, la fréquence de l'oscillateur à fréquence variable s'écartera en fonction de cela ; si cet écart se tient à l'in- térieur d'une certaine limité, on peut la compenser par rétro faction0 Si, par contre, cette excursion de fréquence dépasse une certaine limite, la boucle de réaction est incapable de la suivre, et n'est alors plus fermée. Cette fréquence-limite ne peut pas excéder la fréquence du signal d'entrée du détecteur.Dans le circuit de la figO 1 ainsi que dans celui de la fig. 2, la fréquence du signal d'entrée du détecteur est de 10 KHZ. Cependant, s'il y a une fluctuation de 0,1 % seulement de la fréquence de l'oscillateur à fréquence variable, ceci correspond à une excursion de fréquence de 50KHzo Cette valeur est plus grande que celle du signal d'entrée au détecteur, et la boucle ne peut donc pas compenser cette excursion0 Les oscillateurs à fréquence variable représentés sur les fig. 1 et 2 présentent donc l'inconvénient de ne pas résister à des perturbations importantes0 La présente invention se propose de réaliser un dispositif à oscillateurs à fréquence variable, capable de résister aux fluctuations de fréquence et de corriger les effets de fluctuations de la tension d'alimentation, de changements de température ou d'autres perturbations. Selon l'invention, le dispositif à oscillateurs à fréquence variable est caractérisé en ce qu'il comprend un premier oscillateur à fréquence variable , un diviseur de fréquence pour diviser la fréquence du signal de sortie dudit oscillateur, un premier détecteur destiné à comparer la phase du signal de sortie du diviseur de fréquence avec celle d'un signal de référence, et des moyens pour contrôler la fréquence dudit premier oscillateur à fréquence variable par le signal de sortie dudit premier détecteur, ainsi qu'un second oscillateur à fréquence variable, un mélangeur pour mélanger le signal de sortie dudit second oscillateur avec un signal de fréquence constante afin obtenir un signal dont la fréquence correspond à la différence entre les frequences des deux signaux, et un deuxième détecteur qui compare la phase du signal de sortie du mélangeur avec celle du signal de sortie du premier oscillateur à fréquence variable, et des moyens pour contrôler la fréquence d'oscillation de l'oscillateur à fréquence variable par le signal de sortie dudit deuxième détecteurs Le circuit comprenant le premier oscillateur à fréquence variable comporte un première boucle fermée qui n'est que difficilement affectée par des perturbations, et le circuit comprenant le deuxième oscillateur à fréquence variable constitue une seconde boucle fermée bien capable d'obvier des perturbations même si elle est affectée par celles-ci ; donc, l'ensemble du dispositif à oscillateurs est bien résistant aux perturbations0 Afin de mieux comprendre l'invention, on se référera à la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté sous forme d'un schéma de connexions dans la fig. 3 du dessin annexé, Le circuit de la figO 3 est constitué d'un premier oscillateur à boucle fermée 21 et d'un second oscillateur à boucle fermée 27 Dans la première boucle 21, un oscillateur 22 à tension contr8lée, dont la fréquence est contrôlée par une tension externe, et qui comprend par exemple un multivibrateur astable, a sa sortie connectée à un diviseur de fréquence 23 dans lequel la fréquence du signal appliqué est divisé par N.Le diviseur de fréquence 23 est constitué par exemple d'un-compteur, et son rapport de division N est variable. Un oscillateur de référence est constitué par exemple d'un oscillateur à cristal, et il engendre le signal de la fréquence de référence, Le signal de sortie du diviseur de fréquence 23 et le signal de la fréquence de référence sont appliqués à un premier détecteur 25 où les phases des deux signaux sont comparées;; Si les fréquences et les phases des deux signaux comparés coïncident complètement les unes avec les autres, une tension continue déterminée est obtenue comme signal de sortie du détec-teur 25.-Le signal de sortie est appliqué à travers un filtre passe-bas à l'oscillateur à fréquence variable 22 et maintient à une valeur constante la fréquence de cet osclllateurOCette fréquence est exactement Nfois la fréquence de l'oscillateur de référence 24o Si la fréquence de l'oscillateur 22 n'est pas exactement Nfois la fréquence d'oscillation de l'oscillateur de référence 24, la fréquence du signal de sortie du diviseur de fréquence 23 etla fréquence de l'oscillateur 24 ne cotncident pas, et on obtient une tension alternante à la sortie du détecteur 25.Cette tension alternante est appliquée à travers un filtre passe-bas 26 à ltoscil- lateur à fréquence variable 22, et contrôle la fréquence d'oscillation de cet oscillateur0 Cette boucle constitue une boucle de contrôle à rétroaction, et après un certain intervalle la fréquence d'oscillation de l'oscillateur à fréquence variable 22 devient exactement Nfois la fréquence de ltoscillateur de référence 24o Dans la seconde boucle 27, un oscillateur 28 à tension contr8lée est constitué par exemple d'un oscillateur LC dans lequel on utilise un élément à capacité variable Un oscillateurfie 29, constitué par xemple d'un oscillateur à cristal, engendre un signal de fréquence constante Le signal de sortie de ltoscilla- teur à fréquence variable 28, et le signal de sortie de ltoscilla- teur fixe 29 sont appliqués à un mélangeur 30 où ils sont mélangés afin obtenir à la sortie du mélangeur 30 un signal d'une fréquence correspondant à la différence entre les fréquences des deux signaux0 Après l'élimination de fréquences indésirables dans un filtre passe-bande, le signal de sortie du mélangeur est appliqué à un deuxième détecteur de phase 32.Le signal de sortie dela première boucle 21, ctest-å-dire la sortie du premier amplificateur de fréquence variable 22, est également appliqué à ce détecteur de phase 32. La comparaison des phases des deux signaux appliqués est effectuée dans le détecteur 32. Ensuite, de façon analogue à celle de la première boucle, le signal de sortie du détecteur 32 est appliqué, en rétroaction, sur le deuxième oscilla- teur à fréquence variable 28, de facon à permettre le contrôle de la fréquence du deuxième oscillateur à fréquence variable 28.Au moment où le contrôle de cette boucle est accompli, les fréquences des deux signaux appliqués au détecteur de phase 32 coïncident l'un avec l'autre Dans la boucle 27, on interpose un filtre passe-bas 33, dans le but d'améliorer l'efficacité de contrôle de cette boucle, de même que dans la première boucle 21 le filtre passe-bas 2t0 La description suivante utilisant des valeurs numériques prédéterminées se réfère au mode de réalisation représenté sur la figO 3o En supposant que la fréquence d'oscillation du deuxième oscillateur à fréquence variable 28 devra être changé par étapes de 10 KHZ dans la bande 50 MHZ, cette fréquence de l'oscillateur28, en concordance avec le changement de canal, devra être comme suit Canal lo s o 50 MHZ + 10 KHz Canal 2. . . 50 MHz + 20 KHZ Dans ce cas, supposé que l'oscillateur fixe 29 engendre une fréquence fixe de 48 MHZ, la fréquence du signal de sortie du mélangeur 30 et du filtre passe-bande 31 sera, pour chaque canal comme suit :: Canal 1. o o 2 MHz + 10 KHz Canal 2. . 0 2 MHz + 20 KHZ Un signal de sortie de cette fruence t alors appliqué au deuxième détecteur de phase 32o En outre, les fréquences suivantes devront titre obtenues pour chaque canal par l'intermédiaire de l'osciilateur 22 : Canal 1. . . 2 MHZ + 10 KHZ Canal 2. . . 2 MHz + 20 KHZ Afin d'obtenir cette fréquence, le rapport de division N du diviseur 23 devra prendre la valeur suivante pour chaque canal: Canal 1. . O 204 Canal 2. .. 202 Dans ce cas, au moment où le contrôle est achevé, la fréquence du signal de sortie du diviseur de fréquence devient 10 KHz. De mimez si la fréquence d'oscillation de l'oscillateur de référence 24 est établie à 10 KHz, le premier oscillateur à fréquence variable 22 est contrôlé par la méthode décrite cidessus, de sorte que sa fréquence d'oscillation pour chaque canal aura la valeur préétablie0 Le signal de sortie de l'oscillateur 22 et celui du filtre passe-bande 31, sont comparés dans le second détecteur de phase 32.A travers le filtre passe-bas 33, le signal de sortie dudit détecteur de phase 32 est appliqué à l'oscillateur à fréquence variable 28 pour controler la fréquence de cet oscillateur 28o La fréquence d'oscillation de l'oscillateur 32 de la première boucle 21 est basse par rapport à la fréquence d'oscillation du deuxième oscillateur à fréquence variable 28 de la deuxième boucle 27. Par analogie, même s'il y a des fluctuations dans la tension d'alimentation, des changements de température, etc,, le degré d'excursion de la fréquence du premier oscillateur à fréquence variable 22 de la première boucle est relativement limité et cette excursion peut donc & re traitée de façon appropriée par rétro-action. L'échelle d'excursion est plus large pour la fréquence du deuxième oscillateur à fréquence variable 28 de la deuxième boucle - par rapport à celle de l'oscillateur 22 de la première boucle - mais la fréquence du signal d'entrée du détecteur de phase 32 dans la seconde boucle est plus élevée que celle du détecteur de phase 25 de la première boucle.Donc, cette excursion peut également être traitée de façon adéquate, Ainsi, par exemple, en supposant qu'une fluctuation de la tension d'alimentation provoque une fluctuation de 0,1 % dans les fréquences des oscillateurs à fréquence variable, 22 et 28, ceci correspondrait à une fluctuation de 2 KHz dans la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 22 ; cette excursion de fréquence est inférieur à 10 KHZ - fréquence du signal d'entrée du détecteur de phase - et la première boucle peut donc bien compenser cette excursion. De mêmes il ya une excursion de 50 KHZ de la fréquence de l'oscillateur 28 ; cette excursion de fréquence est plus petit que la fréquence du signal d'entrée du détecteur de phase, correspondant à environ 2 MHz, et la seconde boucle peut également traiter cette excursion de façon appropriée. Les contrôles de la phase de la première boucle 21 et de la phase dans la seconde boucle s'effectuent séparément, et peuvent donc, ne dans l'ensemble, bien compenser ces excursions0 Cet effet/pourrait pas etre obtenu par les circuits connus représentés sur la fig. et la fig. 2o Bien entendu l'invention ntest pas limité au mode de réalisation décrit et représenté ici mais on pourra y apporter de nombreuses modifications de détails sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention0 REVENDICATIONS 10- Dispositif à oscillateurs à fréquence variable, caractérisé en ce qu'il comprend un premier oscillateur à fréquence variable, un diviseur de fréquence pour diviser la fréquence du signal de sortie dudit oscillateur, un premier détecteur destiné à comparer la phase du signal de sortie du diviseur de fréquence avec celle d'un signal de référence, et des moyens pour contrôler la fréquence dudit premier oscillateur à fréquence variable par le signal de sortie dudit premier détecteur, ainsi qu'un second oscillateur à fréquence variable, un mélangeur pour mélanger le signal de sortie dudit second oscillateur avec un signal de fréquence constante afin d'obtenir un signal dont la fréquence correspond à la différence entre les fréquences des deux signaux, et un deuxième détecteur qui compare la phase du signal de sortie du mélangeur avec celle du signal de sortie du premier oscillateur à fréquence variable et des moyens pour contrôler la fréquence d'oscillation de l'oscillateur à fréquence variable par le signal de sortie dudit deuxième détecteur0 o 2.- Dispositif à oscillateurs à fréquence variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de sortie du premier détecteur passe à travers un filtre passe-bas avant d'être appliqué au premier oscillateur, le signal de sortie du mélangeur passant à travers un filtre passe-bande avant d'entre appliqué au deuxième détecteur, et le signal de sortie du deuxième détecteur passant à travers un filtre passe-bas avant d'entre appliqué au second oscillateur0 30- Dispositif à oscillateurs à fréquence variable selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le nombre de divisions du diviseur de fréquence est variable, et que ledit diviseur est constitué d'un compteur0