Brevet FR2441970A1 — publié le 19800613

L'invention concerne un générateur de fréquence étalon ayant un oscillateur réglable et réglé en phase sur la m-ième onO harmonique d'une fréquence de référence réglable f r dont la fréquence de sortie f a doit pouvoir être réglée avec une précision de Sfa Des générateurs de ce genre sont connus par exemple par la demande de brevet allemand publiée sous le nO 2 502 477 ou par le brevet anglais nO 1 303 631. La fréquence de référence f r réglable par échelons est produite dans ce cas par un synthétiseur réglable par décades auquel est subordonné un diviseur de fréquence électronique réglable.Ce diviseur de fréquence est par exemple réglable, en même temps que le choix de la m-ième onde harmonique de l'oscillateur de sortie synchronisé en phase, à un facteur de division m, et le synthétiseur monté en avant possède une fréquence correspondante plus élevée, de sorte que les valeurs f r de la fréquence de référence sont réglables avec précision et donnent la fréquence de sortie f a de façon précise par l'équation f a = fr.m . Dans ces générateurs connus de fréquence étalon , il existe donc un rapport mathématique exact et parfaitement déterminé entre la fréquence de référence et la fréquence de sortie réglée.Ce résultat ne peut toutefois entre atteint qu'avec une dépenae élevée en techniques de commutation, de sorte que non seulement le diviseur de fréquence mais encore les synthétiseurs, nécessaires pour une valeur de fréquence plus élevée et qui en outre doivent posséder la même gamme de variations de fréquence qÜe la fréquence de sortie désirée, sont très coûteux en techniques de commutation. L'invention a pour objet un générateur de fréquence étalcn de ce type général mais qui peut être réalisé de façon très simple et économique et avec des dépenses en techniques de commutation aussi faibles que possible. Un générateur suivant l'invention tire profit de la constatation que la fréquence de référence de l'oscillateur synchronisé en phase ne doit être réglable qu'avec une précision qui correspond à la précision de la fréquence de l'ensem- ble du générateur. En conséquence, Si l'on doit pouvoir régler par exemple un générateur de fréquence étalon dans une gamme allant de 10 à 100 Hz par échelons de 100 Hz et qu'il est prévu un champ de la fréquence de référence de 1 MHz, de sorte que l'oscillateur peut être rglé sur la valeur m = 10 à 100 fois l'onde harmonique, et que pour ce générateur il est également requis une précision du réglage de 1 Hz, il suffit suivant l'invention d'utiliser pour le réglage de la fréquence de référence dont la décade la plus faible est 1 Hz/100 = 0,01 Hz un synthétiseur simple qui doit donc pouvoir être réglé entre 1 MHz et et 1,1 z par échelons de 0,01 Hz. Pour maintenir les erreurs dans laÇréquence de sortie à une valeur aussi faible que possible, l'invention a prévu dans le dispositif de réglage un calculateur correspondant qui calcule chacune des valeurs de fréquence à laquelle le synthétiseur doit être réglé afin d'obtenir avec la plus grande précision. possible la fréquence de sortie désirée.Un générateur de fréquence étalon suivant l'invention peut ainsi être construit de façon très simple et économique; il suffit d'un synthétiseur simple pour régler la fréquence de référence, un diviseur de fréquence compliqué et coa- teux devient euperflu, et le synthétiseur ne nécessite qu'une gamme de variation très faible qui ne représente qu'une partie de la largeur de la gamme.de variations de la fréquence de sortie, d'åprè l'exemple numérique précité seulement une gamme de variation' de 1 : 1,1. Cependant, avec un générateur de fréquence suivant l'invention, la fréquence de sortie désirée peut être réglée avec la constance de fréquence suivant la précision dé spirée du réglage comme dans le cas d'un générateur connu de ce type.Les frais de construction du synthétiseur peuvent être en corF davantage réduits si, entre le synthétiseur et l'oscillateur synchronisé en phase qui lui est subordonné, on intercale un oscillateur tampon réglé en phase fonctionnant continuellement comme un filtre à bande étroite à grande pureté spectrale, car il est ainsi possible d'utiliser un synthétiseur qui n'est pas seulement fortement limité dans la gamme de variation de fréquence mais qui, en outre, satisfait à des exigences très faibles en ce qui concerne la pureté spectrale. On va maintenant décrire l'invention plus en détail, avec référence aux dessins annexés. La figure 1 montre un générateur suivant l'invention qui comprend un oscillateur de sortie 1 réglé en phase, dont la fréquence de sortie f a est réglable à partir d'une onde harmonique m, et à l'entrée duquel est amenée une fréquence de référence f r à constante élevée. L'oscillateur 1 comprend de façon connue un oscillateur à haute fréquence 6 pouvant être accordé par exemple à partir de diodes à cpacité variable (Variactor), un filtre 7 monté en avant, un compensateur de phase 8 auquel esG associée une boucle de réglage de phase 10, ainsi qu'un correcteur de courbez réponse 9 monté à l'entrée. Le réglage et le choix de la m-ième onde harmonique s'effectuent également de façon connue par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage 2 auquel la fréquence de sortie désirée peut être réglée par des boutons moletés, des boutons poussoirs, etc, associés.Par l'intermédiaire du même dispositif de réglage 2 s'effectue le réglage du synthétiseur 3 qui produit la fréquence de référence frfi qui est réglable par décades en échelons, à savoir dans la gamme de fréquence de la trame de fréquence désirée pour la fréquence de référence D'après l'exemple numérique donné précédemment, la fréquence de sortie f a de l'oscillateur 1 doit par exemple être réglable entre 10 et 100 z par échelons de 100 Hz; le dispositif de réglage 2 possède donc des décades de réglage pour des échelons de 100 Hz à 10 SHz. Avec les deux premières décades de MHz, le facteur m est chaque fois réglé entre 10 et 100, ainsi que l'onde harmonique désirée de l'oscillateur 6.Avec les décades de réglage restantes, le synthétiseur 3 est réglé dans une gamme de variation entre 1 et 1,1 MHz, et dans sa décade la plus faible avec encore des échelons de 0,01 Hz. Au dispositif de réglage 2 est encore subordonnée une logique 4, par exemple sous la forme d'un microprocesseur, pour régler la fréquence du synthétiseur 3, au moyen de laquelle on détermine quelle fréquence de référence f r réglable dans le synthétiseur 3 donne chaque fois une fréquence de sortie qui est le plus près possible de la fréquence théorique f a désirée et réglée avec précision dans le dispositif de réglage 2. Si, par exemple, dans l'exemple numérique précité, la fréquence de sortie f a = 27,5433 Hz doit être réglée, le dispositif de réglage 2 choisit d'abord la vingt-septième onde harmonique dans l'oscillateur de sortie 1 réglé en phase. Sur le plan mathématique précis, la fréquence de référence devrait, en soi, être f r = fa/m = 1,020122222222... MHz. Cette valeur de fréquence ne peut toutefois pas être réglée par le synthétiseur 3 avec cette précision, car la décade réglable la plus faible ne l'est que par échelons de 0,01 Hz.La logique 4 fournit alors chaque fois, pour cette décade la plus faible (0,01 Hz), la fréquence f' qui, dans sa vingt-septième onde harmonique, donne chaque r fois une fréquence f' aussi proche que possible de la fréquence a théorique de sortie a Dans l'exemple précité, il s'agit de la fréquence fr = 1,02012222 MHz, et la décade la plus faible r (0,01 Hz) est donc réglée sur "2". Dans l'exemple numérique, il se produit donc un arrondissement de la vaieur de la fréquence f a réglable effectivement; dans d'autres exemples, la logique 4 peut devoir fournir un arrondisseuent nécessaire de la valeur de la fréquence.Avec cette fréquence irf on obvient une fré quence de sortie f' = 27,54329994 EHz; la précision est donc a dans la gamme de tolérance exigée de 1 Hz par rapport à la valeur théorique réglée, et la fréquence de sortie est donc suffissamment précise en dépit du réglage simplifié de la fréquence de référence.Dans de nombreux cas, on peut, au moyen de la logique 4, déterminer par le calcul qu'il suffit, pour obtenir une fréquence de sortie désirée, de régler le synthétiseur seulement dans son avant-dernière et même dans son antépénultième décade (par exemple dans la décade de 0,1 Hz ou de 1Hz). La logique calcule donc automatiquement chaque fois avec précision la fréquence de référence qui est nécessaire, compte tenu de la tolérance donnée pour la fréquence de sortie, pour obtenir avec un maximum de précision la fréquence théorique réglée. Une autre simplification de la construction du synthétiseur 3 est possible si, entre lui et ltoscillateur de sortie 1, on prévoit en outre un oscillateur tampon 5, représenté en tirets, qui joue le r81e d'un filtre à bande étroite et qui, comme représenté sur la figure 2, peut être par exemple également un oscillateur réglé en phase comprenant un oscillateur 11 réglable au moyen de diodes à capacité variable, un filtre 12 qui le précède, un comparateur de phase 13, et une boucle de réglage de phase 14 qui relie la sortie au comparateur 13. Cet oscillateur tampon peut, en raison de l'étroite gamme de variations de la fréquence de référence qui lui est amenée depuis le synthétiseur, être réalisé de façon simple avec une grande pureté spectrale et fournir en conséquence à sa sortie, à l'intérieur de la gamme étroite de variation de la fréquence, une fréquence de sortie ayant également une grande pureté spectrale. Le synthétiseur 3 lui-même peut donc être construit de façon plus simple et plus économique, car il ne doit posséder qu'une faible pureté spectrale. REVENDICATIONS 1 - Générateur de fréquence étalon ayant un oscillateur 1 réglable et réglé en phase sur la m-ième onde harmonique d'une fréquence de référence réglable fr dont la fréquence de sortie f a doit pouvoir être réglée avec une précision de ifaw , et ca- ractérisé en ce que la fréquence de référence f r est directement la fréquence de sortie d'un synthétiseur 3 réglable par décades, dont la fréquence de sortie est réglable par échelons de fréquence, dans la décade la plus faible, de sfa/m, at en ce qu' au dispositif de réglage 2 du synthétiseur 3 est subordonnée une logique 4, pr exemple un microprocesseur, au moyen de laquelle le synthétiseur 3 est réglé chaque fois à la valeur de la fréquence de référence f'r qui donne une valeur de la fréquence de sortie f' = m . fr aussi proche que possible de la valeur a r théorique désirée de la fréquence de sortie 2 - Générateur de fréquence étalon suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre le synthétiseur 3 et l'oscillateur 1 réglé en phase est branché un oscillateur tampon 5 réglé en phase et agissant comme un filtre à bande étroite à grande pureté spectrale.