Brevet FR2483083A1 — publié le 19811127

- 1 - L'invention se rapporte aUx analyseurs de spectre et, plus particulièrement, à ceux qui sont destinés à l'analyse d'un spectre hyperfréquence. Dans un tel analyseur, il est connu, après avoir effectué un premier filtrage du spectre à analyser, de lui faire subir une première transposition de fréquence dans un premier mélangeur atta- qué par un oscillateur local variable commandé pour effectuer une exploration de fréquence, et après filtrage de la première fréquence intermédiaire fixe ainsi obtenue, une seconde transposition dans un second mélangeur attaqué par une fréquence fixe. La seconde fréquence intermédiaire ainsi obtenue, située dans une gamme de fréquence beaucoup plus basses que celles couvertes par l'appareil, est facile à filtrer et à détecter en vue de la mesure des compo- santes à radiofréquence du spectre. Il est évident que, dans un tel montage, la pureté spec- trale du signal délivré par l'oscillateur local variable doit être supérieure à celle de signaux à analyser, à défaut de quoi les ré- sultats de l'analyse seront erronés. L'emploi d'un oscillateur du type YIG comme oscillateur local variable, dans une large gamme de fréquences de résonance par réglage du champ magnétique, permet de satisfaire à cette condition, sauf dans les applications pour lesquelles les compo- santes spectrales à analyser sont très proches de la porteuse, d'o il résulte, comme on l'expliquera dans la suite, que l'oscil- lateur YIG travaille alors dans une région de son spectre corres- pondant à un bruit relativement élevé. L'invention se propose de pallier cet inconvénient des montages connus. Le dispositif représenté au dessin comporte, de façon connue en soi, un filtre 1 dont la bande passante correspond à la variation possible de la porteuse du spectre hyperfréquence à analyser. Ce spectre, appliqué à l'entrée du filtre 1, aura une porteuse couvrant, à titre d'exemple, la bande 1,700 à 5,700 GHz. Il est appliqué à un premier mélangeur 2 qui reçoit, par ailleurs, une fréquence variable engendrée par un oscillateur 3 du type "YIG". On sait qu'un tel oscillateur possède un résonateur consti- tué d'une bille de grenat de fer et d'Yttrium qui possède la pro- priété de voir sa fréquence de résonance varier dans une large G - 2 plage avec le champ magnétique qui l'environne. A titre d'exemple, on fera varier, par des moyens qui seront décrits plus loin et sont propres à l'invention, la fréquence de l'oscilUateur 3, dans la gamme 2000 à 6000 MHz. Le battement soustractif de 300 MHz re- cueilli à la sortie du mélangeur 2, pour chaque valeur de la fré- quence de l'oscillateur, est filtré par un filtre basse-bande 4, puis soumis à une transposition de fréquence au moyen d'un second mélangeur 5 qui reçoit une fréquence fixe F.2, de 290 MHz dans l'exemple décrit. Le battement soustractif de 10 MHz recueilli à la sortie de mélangeur 5 est filtré par *un filtre passe-bande 6, puis appliqué à un détecteur 7. La composante vidéo issue de ce détecteur représente le spectre à analyser, débarrassé de sa por- teuse. Pour chaque valeur de la fréquence de l'oscillateur 3 on mesure la tension de sortie du détecteur, ce qui permet l'ana- lyse du spectre. Le dispositif qui vient d'être décrit est connu en soi et son intérêt réside dans le fait que les transpositions de fré- quence effectuées au moyen des organes 2, 3 et 5 ramènent le si- gnal à analyser dans une gamme de fréquences fixe (autour de 10 MHz dans l'exemple décrit) dans laquelle le filtrage et la détection relèvent de la technologie courante. Il est évident que, dans un tel dispositif, toute im- perfection de l'oscillateur local 3 est prise en compte dans le signal finalement mesuré et c'est pourquoi on utilise un oscil- lateur YIG, qui, possédant un coefficient de surtension de l'ordre de 1000 à 3000, délivre un signal de très grande pureté spectrale. Il convient toutefois de noter que, pour des composantes spectrales très proches de la porteuse, pour un coefficient de surtension donnée, le bruit de l'oscillateur est en pratique, beaucoup plus élevé que pour les composantes qui en sont éloignées, si bien que la performance peut devenir insuffisante dans certaines mesures. Il est connu, pour pallier cet inconvénient, d'asservir l'oscillateur YIG sur un oscillateur à quartz, dont le résonateur possède un coefficient de surtension de l'ordre de 100.0OO, en verrouillant l'oscillateur YIG sur des harmoniques successifs formant un "peigne" de fréquences issu de l'oscillateur à quartz. On a évidemment intérêt, dans ce cas, à utiliser un quartz de fréquence suffisamment élevée pour que son bruit propre ne se - 3 - trouve multiplié, pour aboutir à la fréquence de l'oscillateur YIG, que paraun taux acceptable. Par exemple, on utilisera un quartz ayant une fréquence de 100 MHz, ce qui donne un taux de multiplication du bruit atteignant au maximum-la valeur 60. Dans cette solution connue, l'oscillateur YIG engendrera les fréquences successives 2000 MHz, 2100 MHz,2200 MHz... 6000 MHz et il faudra donc couvrir les intervalles de 100 MHz entre ces fréquences suc- cessives. Un premier moyen consiste à remplacer la transposition fixe effectuée par le mélangeur 5 par une transposition variable. Dans un tel montage, le mélangeur 5 serait remplacé par un osci- llateur dont on ferait varier la fréquence, par commande manuelle, de 240 à 340 MHz. Le filtre 4 devrait alors transmettre une bande de fréquence relativement large, ce qui l'empêcherait, dans cer- tains cas, d'éliminer la fréquence image. Cette solution n'est donc pas acceptable en pratique lorsque l'on veut effectuer une analyse de spectre de haute qualité. Dans le montage décrit et représenté, l'oscillateur YIG est commandé par un montage qui permet d'asservir sa fréquence dans toute la gamme désirée, sans un centre ou, tout en référant ladite fréquence à un quartz dont on utilise des harmoniques de rang pas trop élevé pour que leur pureté spectrale soit satis- faisante. Un oscillateur 30 à commande de fréquence par une ten- sion délivre sa fréquence sortie, d'une part à un générateur d'- harmonique 31 suivi d'un comparateur de phase 32, d'autre part à un mélangeur 33 qui reçoit, par ailleurs, une fréquence étalon de MHz fournie par un oscillateur à quartz 34. Après filtrage dans un filtre passe-bande 35, le battement soustractif est appli- qué à un comparateur phase-fréquence 37 qui reçoit, par ailleurs, une fréquence résultant de la division par un taux programmable N. effectuée dans un diviseur 38, de la fréquence de sortie d'un synthétiseur 39. Ce dernier, de type connu en soi, délivre une fréquence variable par petits pas entre 100 et 200 MHz. La sortie du comparateur 37 est reliée à l'entrée de commande de fréquence de l'oscillateur 30. Pour une valeur 100 MHz + A de la fréquence fournie par le synthétiseur 39, le comparateur 37 reçoit, lorsqu'un régime stable de l'oscillateur 30 à été atteint, deux fréquences égales à -N (10) Milz + Zf\). La frequence de l'oscillateur 30 est donc (à condition que le multiplicateur 32 comporte une commande appro- priée qui lui fera engendrer l'harmonique de rang N.) MHz + + 100 MHz, si bien que celle de l'oscillateur 3 N est N. 100 MHz + 100 MHz +A. Autrement dit, cette fréquence varie par grands pas de 100 MHz et couvre l'intervalle entre deux grands pas avec un petit pas égal à celui qui est fourni par le synthétiseur 39 et qui peut être aussi petit qu'on le désire. L'approche de fréquence de l'oscillateur 3 est fournie par une tension de commande Ve contrôlable manuellement. On note- ra que la fréquence de l'oscillateur 30 variera, pour une fréquen- ce de l'oscillateur 3 variant entre 2000 et 6000 MHz, entre les limites extrêmes de 110,7 et 101,7-MHz environ et que cette va- riante obéira a une loi en dents de scie d'amplitude décroissante: par exemple, lorsque la fréquence de l'oscillateur 3 croit de 2000 à 2100 MHz, celle de l'ôscillateur 30 croit de 105,2 à 110,7 MHz, pour retomber brusquement à une valeur de 105 MHz, tandis que, lorsque la fréquence de l'oscillateur 3 croit de 5400 à 6000 MHz, celle de l'oscillateur 30 croit de 101,72 à 103,4 MHz, pour retomber brusquement à 101,69 MHz. Il en résulte finalement que l'oscillateur 30 a de faibles variations de fréquence, donc une très bonne pureté spec- trale et que ces variations sont d'autant plus faibles que la composante spectrale à mesurer a une fréquence plus élevée. Les rares parasites engendrés par l'asservissement donnent une fréquence suffisamment élevée pour être éliminés-par le filtre de pré-sélection 1, et la fréquence image sera également éliminée par ce filtre. En pratique, l'organe générateur et harmonique 32 pourra être du type décrit dans le brevet français déposé le 16 Mai 1973 par la demanderesse, pour "Générateur de signaux électriques à fréquence variable apte à fonctionner dans une large gamme". Il va de soi que diverses modifications de détail pourront être apportées au montage décrit et représenté, sans s'- écarter de l'esprit de l'invention. En particulier, la fréquence Fo2 pourrait varier par pas s'intercalant dans ceux du synthé- tiseur 39. REVENDICATIONS Analyseur de spectre hyperfréquence comprenant un premier mélangeur (2) auquel sont appliqués le spectre à analyser et le signal de sortie d'un oscillateur YIG (3), un premier filtre passe- bande (4) calé sur une fréquence fixe sensiblement inférieure à la fréquence la plus basse du spectre à analyser, un second mélangeur (5) -recevant la sortie du filtre '4) et une fréquence de transpo- sition, un second filtre passe-bande (6), un détecteur (7) un os- cil7ateur à quartz (34) de Fréquence relativement basse, un géné- rateur d'harmoniques (31), et des moyens de verrouiller l'oscil- lateur YIG sur des harmoniques successifs-de l'oscillateur quartz, caractérisé par un oscillateur auxiliaire à commande de fréquence par tension (30) attaquant le générateur d'harmoniques (31) et un troisième mélangeur (33) recevant par ailleurs la fréquence de l'oscillateur à quartz (34) et par des moyens (37) de comparer le battement soustratif de sortie du troisième mélangeur (33) à une fréquence résultant de la division (en 38) par le taux de multipli- cation du générateur d'harmoniques (32) de la fréquence de sortie d'un synthétiseur (39) d'une fréquence variable par pas notable- ment inférieurs à la fréquence de l'oscillateur à quartz.