Brevet FR2475821A1 — publié le 19810814

La présente invention a pour objet un oscillateur au quartz à résonance en modes partiels, ou harmoniques. Une structure connue d'oscillateur au quartz avec résonance en modes partiels est révélée dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n0 4001724, qui décrit un dispositif générateur à trois points du type Colppitts, avec sortie en cascade. En vue d'obtenir de ce dispositif la gamme voulue d'ajustement d'accord ainsi qu'une sélection appropriée de i'oscil- lation de résonance en modes partiels, ou harmoniques, il est fait appel à deux éléments inductifs connectés l'un en série et l'autre en parallèle avec le résonateur au quartz. Une diode capacitive connectée en série avec le troi- sième élément inductif assure l'ajustement d'accord de la fréquence. Le quatrième élément inductif, inséré entre la diode capacitive et l'émetteur du transistor élimine les oscillations indésirables du dispositif. Une autre structure connue d'oscillateur à ajustement d'accord de fréquence (brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3916344) travaille en système de Butler à trois transistors. Un dipôle composé d'un résonateur au quartz et d'un élément inductif connectés en paral- lèle est inséré entre les émetteurs des transistors, constituant l'amplificateur de résonance. La charge du premier transistor dans l'amplificateur constitue un circuit parallèle de résonance, composé d'une deuxième inductance et d'un condensateur à capacité variable, se présentant sous forme de diode capacitive. Les dispositifs décrits se distinguent par leur degré élevé de complexité et font obligatoirement appel à deux éléments inductifs au moins, qui altèrent de manière sensible la stabilité, en température et dans le temps de la fréquence du signal de l'oscil- lateur. En outre, ces éléments inductifs sont encombrants et compliqués à monter à cause du blindage nécessaire. Le but de l'invention est la mise au point d'un dis- positifcomprenant un nombre minimal d'éléments inductifs, qui amé- liore la stabilité des fréquences réaccordées des oscillateurs au quartz à résonance en modes partiels, ou harmoniques. Dans son principe, l'invention consiste en ce que, entre la base du transistor et le point commun, on insère en série un dipôle composé d'une inductance et d'un condensateur et formant, avec un condensateur-inséré entre la base et l'émetteur du transis- tor, un circuit en série dont la fréquence de résonance est supé- rieure à la fréquence de résonance fondamentale du résonateur au quartz, tout en étant inférieure à la fréquence d'oscillation uti- lisée du résonateur au quartz en modes partiels, tandis que, entre le point commun et l'émetteur du transistor, est inséré en série un dipôle composé d'un condensateur d'ajustement d'accord et d'un réso- nateur au quartz. L'oscillateur selon l'invention se distingue par une large gamme d'ajustement d'accord et par une bonne stabilité du signal, ce qui résulte de la réduction du nombre des éléments induc- tifs à un seul et permet une sélection de l'oscillation désirée du résonateur en modes partiels ainsi que l'augmentation de la gamme d'ajustement d'accord de fréquence. L'oscillateur garde ces caractéristiques sur toute la gamme des fréquences des résonateurs au quartz actuellement fabri- qués, ainsi que dans la bande des ondes métriques (jusqu'à 300 MHz environ). La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention,vise à donner une meilleure compréhension de ses carac- téristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels la figure 1 illustre le circuit de base de l'oscilla- teur selon l'invention; et la figure 2 illustre un mode de réalisation pratique du circuit de l'oscillateur pour une fréquence de travail de 132, 7 MHz, particulièrement utile dans la bande des ondes métriques. Sur la figure 1, entre l'émetteur du transistor 1 et le point commun 2, est inséré en série le circuit de résonance, com- posé de l'inductance 3 ainsi que des condensateurs 4 et 5. Ce circuit décide de la sélection de l'oscillation choisie du résonateur 6 en modes partiels. Cette sélection consiste à choisir pour les éléments 3 et 6des telles valeurs que la fréquence de résonance du circuit mentionnd soit supérieure à la fréquence d'oscillation fondamentale du résonateur au quartz 6, mais infdrieure à la fréquence d'oscilla- tion choisie du résonateur en modes partiels. En pratique, la réac- tance du circuit de résonance mentionné doit 8tre égale en valeur absolue à la réactance que représente la capacité statique du réso- utaLeur au quartz pour la fréquence de travail de l'oscillateur. La branche composée du résonateur au quartz 6 et du condensateur d'ajustement d'accord 7 connectés en série est insérée entre l'émetteur du transistor 1 et le point commun 2. Pour les fré- quences de travail de l'oscillateur, cette branche revêt le caractère capacitif, ce qui implique que le résonateur travaille au-dessous de la fréquence de résonance choisie du résonateur en modes partiels. Le résonateur travaillant dans cette gammede fréquences se caractérise par une sensibilité considérable en ce qui concerne le réajustement d'accord des fréquences à l'aide de la réactance exté- rieure, eu égard à la petite pente des variations de la réactance di résonateur en fonction de la fréquence. L'eldment d'ajustement d'accord de la fréquence de l'oscillateur est le condensateur 7 à capacité variable, qui se pré- sente ordinairement sous forme de diode capacitive. Le principe de fonctionnement du circuit présenté sur la figure 2 est identique à celui du circuit de base. Les différences entre ces deux circuits se ramènent à la mise à la terre d'une autre électrode du transistor 8, h l'utilisation d'une résistance 9 affai- blissant les oscillations indésirables grâce à la capacité existant entre les électrodes du résonateur au quartz 10, et à l'emploi, comme capacité variable, de la diode 11 conjointement avec la résistance d'isolement 12. La mise à la terre de la base du transistor 8 vise à réduire les capacités parasites qui existent entre les électrodes du résonateur 10 et dont lacomposante essentielle est constituée par les capacités formées entre les électrodes et l'habillage extérieur ordinairement métallique du résonateur au quartz 10. Ces capacités du circuit de la figure 2 ne s'ajoutent pas à la capacité établie entre les électrodes du résonateur 10, mais augmentent insensiblement les capacités des condensateurs 13 et 14 sans conséquences désavan- tageuses. L'utilisation de la résistance 9 pour affaiblir les oscil- lations indésirables est indispensable lorsque les fréquences de travail sont au-dessus de 60 MHz, eu égard à la réactance - consti- tuée par la capacité formée entre les électrodes du résonateur 10 - qui diminue fortement au fur et à mesure que la fréquence augmente et par conséquent à la sensibilité accrue du circuit à l'excitation d'oscillations indésirables. Le condensateur 14 sert à la sélection précise de la réactance à caractère inductif que constitue la connexion en parallèle de ce condensateur et de l'inductance 15. Ceci est.avantageux du point de vue pratique, car l'inductance 15 n'est disponible que comme élé- ment à valeur stable donc non réglable. Les condensateurs 16, 17 et 18 servent à séparer la composante continue de la composante variable des tensions et des courants du circuit. Avec le circuit décrit, on a obtenu une gamme globale d'ajustement d'accord d'environ 50 kHz, ce qui s'exprime, en variation relative des fréquences, par 3,8.10-4 A titre d'exemple, on donne ci-après les valeurs des éléments de l'oscillateur selon la figure 2. Résonateur 10: type T 807/8 de la firme C.E.P.E. (oscillation du résonateur suivant le septième mode partiel, ou septième harmonique). Transistor 8 BFR 90 Condensateurs 13 43 pF Varicap Il 0,2 14 2,5 pF Résistances 9 2,2 kQa 16 3,3 nF 12 510 k0I 17 3,3 nF 10 kfl 18 3,3 nF 21 10 kfi 22 12 k fl R E V E N D I C A T I 0 N ---.. --... --..--..--... Oscillateur à résonateur au quartz avec résonances en modes partiels et ajustement d'accord de fréquence, fonctionnant en montage de Colppitts à trois points et à un seul transistor, carac- térisé en ce que, entre la base du transistor (1) et le point commun (2), est inséré un dipôle, composé de l'inductance (3) et du conden- sateur (4) , formant avec le condensateur (5), inséré entre la base et l'émetteur du transistor (1) un circuit dont la fréquence de résonance est supérieure à la fréquence de résonance fondamentale du résonateur au quartz (6), mais inférieure à la fréquence utilisée du résonateur au quartz en modes partiels (6), tandis qu'entre le point commun (2) et l'émetteur du transistor (1) est inséré en série un dipôle composé du condensateur d'ajustement d'accord (7) et du résonateur au quartz (6).