Brevet FR2382796A1 — publié le 19780929

L'invention se rapporte aux oscillateurs modulés en fréquence du type comportant une boucle d'asservissement de phase. On connait l'avantage que présentent de telles boucles pour asservir la fréquence d'un oscillateur sur les multiples entiers d'une fréquence de référence ou "pas". Elles sont largement utilisées pour régler les émetteurs et récepteurs de radiocommunication sur les canaux qui leur sont affectes. Mais l'utilisation de ces boucles pour asservir les fréquences de travail des émetteurs à modulation de fréquence fait surgir certaines difficultés. Il s'agit en effet de moduler la fréquence d'un oscillateur, tout en asservissant la valeur moyenne de celle-ci. Or il est bien connu que les boucles d'asservissement de phase possèdent une fréquence de coupure propre. Les variations de fréquence de l'oscillateur dues à un signal de modulation dont la fréquence est inférieure à la fréquence de coupure ou seulement légèrement supérieure à celle-ci seront donc annulées ou partiellement compensées par la boucle. Ce défaut est encore plus dommageable si le signal de modulation est du type multiplex stéréophonie. Un procédé connu employé pour remédier à cet incon vénient, consiste à ajouter, en série dans la boucle d'asservissement, un dispositif de filtrage passe-bas coupant l'asservissement dans toute la bande de modulation basse fréquence. Mais les déphasages introduits nécessairement par ce filtrage (loi de Bode) rendent difficile le respect du critère de stabilité (critère de Nyquist) et la boucle présente alors des résonances à très basse fréquence amplifiant le bruit de scintillation propre de l'oscillateur. De plus, le temps de commutation de fréquence (passage d'un canal à un autre) est très notablement augmente. L'invention a pour objet un montage oscillateur exempt de ces divers inconvénients. L'oscillateur suivant 1 'invention,du type comportant un oscillateur dont la fréquence peut varier sous l'action d'un signal appliqué sur une entrée de commande, un diviseur de fréquence connecté à la sortie de l'oscillateur, un comparateur de phase connecté à une référence de fréquence et à la sortie du diviseur, et de moyens de transmettre, à ladite entrée de commande, la somme du signal de sortie du comparateur de phase et d'un signal de modulation, est caractérisé par un circuit correcteur connecté entre la source de signal de modulation et une entrée desdits moyens, ledit circuit correcteur étant agence pour ajouter, au signal de modulation et au signal de sortie du comparateur de phase, un signal correcteur qui compense l'effet de filtrage apporté par ledit signal de sortie du comparateur de phase. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-apres. Au dessin annexé la figure 1 est un schéma de principe d'un montage oscillateur suivant l'invention et la figure 2 est un schéma plus détaillé d'un mode d'exécution préféré. A la figure 1, on a représenté un oscillateur 1 dont la fréquence peut varier sous l'action d'une tensionor appliquee de façon connue en soi, à une entrée de commande. Cet oscillateur est suivi d'un amplificateur 2 qui délivre une tension à la fréquence F aux circuits d'utilisation. Cette même fréquence est divisée par N au moyen d'un compteur électronique 3 dont le signal de sortie alimente une des entrées 5 d'un comparateur de phase 4, l'autre entrée 6 recevant une fréquence de référence Fo. La tension à la sortie 7 est alors connectée à l'entrée 8 de commande de fréquence de l'oscillateur 1, par l'intermédiaire d'un circuit propre à l'invention. Dans un oscillateur classique à boucle d'asservissement de phase, ce circuit n'est pas prévu et, si la sensibilité de l'oscillateur est a =if/4 V et la pente du comparateur de phase : b = t v/A# (radians), la fréquence de coupure de la boucle de phase ( 3 dB) est:fc = ab/N. Lorsqu'on veut moduler l'oscillateur en fréquence, on insère dans la boucle un sommateur de tension 9, recevant sur une entrée 10 la tension d'asservissement et sur une seconde entrée 11, un signal de modulation BF. Si la tension BF a une amplitude de V Volts à la fréquence f, on peut montrer que la variation de fréquence de l'oscillateur est : Cette formule montre que la fréquence de l'oscillateur subit 1 'équi- valent d'un filtrage passe-haut par circuit RC, avec une fréquence de coupure à 3 B égale à celle de la boucle de phase. Dans le montage décrit, pour remédier à cet incon vénient, le sommateur 9 comporte une troisième entrée 12 recevant le signal BF à travers un circuit correcteur 13. La fonction de transfert de ce circuit est avantageusement de la forme j ffc, c'est-à-dire qu'il remplit une fonction d'intégration. La variation de frequence devient alors Le circuit intégrateur 13 compense donc exactement l'effet de la boucle d'asservissement sur la modulation de frequence. En pratique, la bande passante de l'intégrateur devra évidemment être limitée de façon à couper la composante continue du signal BF. Dans le montage de la figure 2, la tension de modulation de l'oscillateur 1, appliquée aux bornes d'une résistance 14 de valeur r est la somme de trois termes - le signal BF direct appliqué à travers une résistance 15 de valeur R1, - le signal d'asservissement issu du comparateur de phase 4 à travers un réseau compose de deux résistances 16 et 17 de valeurs respectives R3 - R4 et une résistance 18 de valeur R2, - le signal BF transmis par 17, 16 et 18 et par un circuit correcteur qui comprend un réseau integrateur comprenant un condensateur 19 de valeur C5 et une résistance 20 de valeur R5 en série; un condensateur 21 de valeur C6 en parallèle sur une résistance 22 de valeur R6, aux bornes d'un amplificateur 23; une résistance 24'de valeur R7 et, aux bornes d'un amplificateur 25, une résistance 26 de valeur R8 en série avec un condensateur 27 de valeur C8, aux bornes duquel une résistance 28 de valeur R9 est montée en parallèle. La résistance 20 et le condensateur 21 jouent le rle d'un intégrateur, les résistances 24 et 26 changent le signe du signal BF. Les composants supplémentaires 19, 22, 27, 28, sont destinés à couper la bande de l'intégrateur en dessous de 40 Hz (valeur limite inférieure de la fréquence de modulation). Pour que le déphasage entre les points E et 4 soit voisin de 900 à 40 Hz, il suffit de respecter la condition 1/R8 C8 -1/Rs C6 + 1/R6 C6. En pratique, les fréquences de coupures (3 dB) des réseaux R5 C5 et R6 C6 sont voisines de 4 Hz, celle du réseau R8 C8 étant alors de 8 Hz. Le circuit comprend également, de façon connue en soi, un amplificateur 29 suivi d'un dispositif de filtrage 30 qui incorpore un filtre passe-bas (500 Hz), éliminant les résidus de fréquences porteuses du comparateur 4, et un coupe-bande du type T ponté à faible surtension, destiné à parfaire l'annulation du déphasage entre l'entrée BF et la fréquence. modulée F. En effet, la compensation du premier ordre ci-dessus qui résulte du circuit intégrateur décrite suppose pour être parfaite que la fréquence de coupure de la boucle d'asservissement fc = ab/N soit constante. Or b n'est pas rigoureusement constant si N varie, par exemple, dans le rapport 108/87,5 = 1,23 soit + 11X de sa valeur moyenne dans le cas de la bande allouée à la radiodiffusion par modulation de fréquence Un certain filtrage reste donc utile, mais il ne porte que sur le second ordre. Le schéma de la figure 2 comprend encore, de façon connue en soi, un condensateur 31 et un amplificateur à transconductance 32, introduisant le terme de second ordre dans la boucle, de façon à ramener la sortie du comparateur de phase 4 à zéro, indépendamment du canal (valeur de N) et des dérives éventuelles de l'oscillateur. Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées au schéma décrit et représenté, sans s'écarter de 1' esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.Montage oscillateur comportant un oscillateur dont la fréquence peut varier sous l'action d'un signal applique sur une entrée de commande, un diviseur de fréquence connecté à la sortie de l'oscillateur, un comparateur de phase connecté à une référence de fréquence et à la sortie du diviseur, et des moyens de transmettre, à ladite entrée de commande, la somme du signal de sortie du comparateur de phase et d'un signal de modulation, caractérisé par un circuit correcteur connecté entre la source de signal de modulation et une entrée desdits moyens, ledit circuit correcteur étant agencé pour ajouter, au signal de modulation et au signal de sortie du comparateur de phase, un signal correcteur qui compense l'effet de filtrage apporté par ledit signal de sortie du comparateur de phase. 2. Montage oscillateur selon la revendication 1, carac térise en ce que ledit circuit correcteur est un circuit integrateur. 3. Montage oscillateur selon la revendication 2, carac terisé en ce que ledit circuit intégrateur possède une bande passante limitée vers les fréquences basses à une valeur nettement inférieure à la limite basse de la bande de fréquence du signal de modulation. 4. Montage oscillateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un filtre coupe-bande à faible surtension connecté entre lesdits moyens et ladite entrée de commande. 5. Montage oscillateur selon la revendication 4, carac terse en ce que ledit filtre coupe-bande est du type T ponté.