Brevet FR2514971A1 — publié le 19830422

Emetteur-récepteur à oscillateur de Gunn Stabilisé rapidement. La présente invention concerne des émetteurs- récepteurs et,plus particulièrement,un émetteur-récep- teur monocanal du type à bouton-poussoir d'interphone dans lequel on utilise une boucle à réaction en vue de minimiser tout glissement de fréquence survenant lors- que l'émetteur est manipulé. D'une manière générale,on connaît des émetteurs- récepteurs qui sont des appareils ccmprenant un émetteur et un récepteur disposés spécifiquement dans un boîtier de petites dimensions en vue de faciliter les communi- cations entre deux points Dans les émetteurs-récepteurs pour micro-ondes, on utilise des fréquences extrêmement élevées qui sont récemment passées dans les bandes de longueurs d'onde millimétriques,ces émetteursrécepteurs étant à même d'établir une ligne de communication vi- suelle soit directionnelle,soit omnidirectionnelle sui- vant le type d'antenne Les émetteurs-récepteurs fonc- tionnant dans cette bande de longueurs d'onde sont par- ticulièrement utiles lorsqu'une transmission relativement sûre est requise,ainsi que dans les zones encanbrées,par exemple,lors de communications entre bâtiments pour lesquelles il est nécessaire de réduire au minimum les interférences avec des sys- tèmes de communications adjacents. Un problème associé à la fabrication d'émetteurs- récepteurs fonctionnant dans la bande de longueurs d'on- de millimétriques réside dans la disponibilité limitée de composants appropriés pour cette gamme de fréquences. En raison de l'utilisation très limitée des bandes de longueurs d'onde millimétriques pour les communications,il existe actuelle- ment un nombre relativement réduit de fabricants de ces composants, et ces fabricants fournissent seulement un petit nombre de com- posants très coûteux destinés à une utilisation dans les émetteurs-récepteurs pour ondes millimétriques. 2 514971 Cela signifie que le c 8 ut final d'un émetteur-récepteur de ce type avec les composants actuellement disponibles a tendance à être très élevé, comparativement aux émetteurs-récepteurs largement disponibles fonctionnant dans les bandes de fréquences plus basses. L'utilisation de boucles à réaction dans les émetteurs-récepteurs à plus basses fréquences est con- nue Par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique N 2 460 781 accordé le 1 février 1949 au nom de H Cantelo et ayant pour titre "CIRCUIT FOR STABILIZING FREQUENCY OF TRANSMITTER-RECEIVER SYSTEMS", on décrit un dispositif stabilisateur utilisé dans un appareil radio à basse fréquence Un oscillateur comnprend une boucle à réaction qui stabilise autcnatiquement l'oscillateur d'émissicn suivant le glissement de l'émetteur Bien qu'un circuit de ce ty- pe puisse convenir pour un fonctionnement à basse fréquence, il n'est pas réaliste d'envisager sa mise en service à l'échelle des fréquences millimétriques. En fait, bon nombre des composants utilisés dans ce circuit sont purement et simplement inutilisables dans la bande des fréquences millimétriques. Les brevets mentionnés ci-après offrent un intérêt général pour les enseignements qu'ils appor- tent en ce qui concerne les émetteurs-récepteurs fonc- tionnant dans les bandes de longueurs d'onde millimé- triques: brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 916 412 accordé le 28 octobre 1975 au nom de S Amoroso, Jr. et ayant pour titre "FREQUENCY STABILIZED SINGLE OSCILLATOR TRANSCEIVERS", N 3 925 729 accordé le 9 dé- cembre 1975 au nom de S Amoroso,Jr et ayant pour ti- tre "SKIRT-TUNED SINGLE OSCILLATOR TRANSCEIVER", N 3 935 533 accordé le 27 janvier 1976 au nom de S. Amoroso, Jr et ayant pour titre "SINGLE OSCILLATOR MICROWAVE TRANSCEIVER" et N 3 931 575 accordé le 6 jan- vier 1976 au nom de S Amoroso, Jr, ayant pour titre "FILTER STABILIZED SINGLE OSCILLATOR TRANSCEIVER". Dans ces brevets, on décrit des émetteurs-récepteurs capables de fonctionner dans la gamme d'ondes millimé- triques, mais il n'y est fait aucunement mention d'un moyen permettant de corriger rapidement le glissement de fréquence de l'oscillateur de l'émetteur lors d'un fonctionnement selon le principe du bouton-poussoir d'interphone. Un objet de la présente invention est de fournir un émetteur-récepteur d'une complexité minimum comprenant un oscillateur semi-conducteur (c'est-à- dire du type de Gunn), ainsi qu'une boucle à réaction haute fréquence à réglage automatique de fréquence qui est stabilisée instantanément lors d'un fonctionnement selon le principe du bouton-poussoir d'interphone. Selon une caractéristique particulière de la présente invention, une boucle à réaction simple, mais néanmoins efficace montée dans un émetteurrécepteur monocanal pour ondes millimétriques empêche un glisse- ment de fréquence au cours de l'échauffement de l'os- cillateur de l'émetteur Etant donné que, lors d'un fonctionnement par bouton-poussoir d'interphone, l'os- cillateur d'émission n'est normalement pas excité, dès que le caomutateur de ccnversaticn est enfoncé, il peut se produi- re un glissement de la fréquence de l'émetteur au cours de la période d'échauffement Toutefois, la boucle à réaction bloque la fréquence de l'oscillateur d'émis- sion à une valeur fixe décalée par rapport à la fré- quence de l'oscillateur de réception déjà en service. Cette boucle à réaction agit très rapidement, si bien qu'elle élimine tout glissement de fréquence de l'os- cillateur d'émission. Suivant la présente invention, un émetteur- récepteur dans lequel on utilise un oscillateur de Gunn, comprend une boucle haute fréquence à réglage automati- que de fréquence en vue d'empêcher un glissement de fréquence au cours d'un fonctionnement par bouton- poussoir d'interphone Lorsque l'émetteur est excité, des signaux de fuite traversent le circulateur et pénè- trent dans le mélangeur, ce qui a pour effet d'engen- drer un signal à fréquence intermédiaire dans le pré- amplificateur à large bande Un filtre passe-bas mon- té à la sortie du préamplificateur fait office de dis- criminateur de pente simple et cette sortie est détec- tée et utilisée pour fermer une boucle de servocomman- de électronique Dès qu'elle est fermée, cette boucle de servocommande bloque la fréquence de l'oscillateur d'émission à une valeur fixe décalée par rapport à la fréquence de l'oscillateur local On prévoit également 1 S une boucle de réglage automatique de gain qui sert à empêcher une surcharge du préamplificateur par les si- gnaux de fuite provenant de l'émetteur, ainsi qu'à normaliser le signal d'erreur de réglage automatique de fréquence Cette boucle à réaction agit très rapide- ment, si bien qu'elle élimine tout glissement de fré- quence dès que le commutateur à bouton-poussoir d'in- terphone est excité. Les objets, caractéristiques et avantages pré- cités de la présente invention, ainsi que d'autres ap- paraîtront plus clairement à la lecture de la descrip- tion ci-après de formes de réalisation préférées, en se référant à l'unique dessin annexé qui est un schéma fonctionnel illustrant une forme de réalisation de l'émetteur-récepteur à oscillateur de Gunn stabilisé ra- pidement suivant la présente invention. On se référera à présent à ce dessin qui re- présente une forme de réalisation d'un émetteur-récep- teur à oscillateur de Gunn stabilisé rapidement suivant la présente invention Les informations à transmettre (paroles, données ou images) sont appliquées à un ampli- s ficateur 12 via une ligne 10 Comme on le comprendra, les signaux d'entrée peuvent être des signaux analogi- ques (par exemple, des paroles et des images) ou des signaux numériques suivant l'application particulière pour laquelle on envisage d'utiliser l'émetteur-récep- teur Les informations vocales constituent le type de signaux d'entrée que l'on utilise le plus fréquemment lorsque l'émetteurrécepteur est mis en service comme dispositif de communications simplex ou à une seule voie La sortie de l'amplificateur 12 est raccordée, par une ligne 14, à une entrée d'un additionneur 16. L'autre entrée de cet additionneur 16 provient d'un système d'essai qui sera décrit ci-après plus en dé- tail La sortie de l'additionneur 16 est raccordée, via une ligne 18, à une entrée d'un autre additionneur Le signal provenant de cet additionneur 20 est appliqué, via une ligne 22, à l'entrée d'un oscillateur semi-conducteur 24 Dans la forme de réalisation de la présente invention, on utilise, de préférence, un oscillateur de type Gunn comme oscillateur d'émission. Toutefois, il est entendu que l'on pourrait également utiliser d'autres types d'oscillateurs Par exemple, on pourrait également utiliser un oscillateur à diodes IMPATT ou un oscillateur à gaz du type à diodes et transistors à effet de champ. L'oscillateur de Gunn 24 est un oscillateur semi-conducteur accordé par varactor qui sert de source de fréquence porteuse pour l'émetteur L'oscillateur de Gunn 24 est normalement hors circuit, mais il est excité par manipulation d'un commutateur 26 qui, via un régulateur de polarisation 28, transmet un signal de courant continu à l'oscillateur de Gunn 24 La sortie haute fréquence de l'oscillateur de Gunn 24 est appli- quée, par une ligne de transmission appropriée à micro- ondes 30, à une entrée d'un circulateur 32 Ce circu- lateur 32 est un dispositif à trois accès entre les- quels est prévu un degré de couplage prédéterminé. La masse d'énergie appliquée au circulateur 32 par la ligne de transmission 30 est couplée, comme indiqué par la flèche, à l'entrée qui est raccordée à la li- gne de transmission 34 Une antenne 36 est connectée à l'extrémité extérieure de la ligne de transmission 34 et elle sert d'ouverture de transmission et de ré- ception pour les signaux à hyperfréquence A ce sta- de, la description de l'émetteur-récepteur concerne fondamentalement la moitié émetteur et, ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, cet émetteur-récepteur est normalement excité uniquement lorsque le commuta- teur 26 est manipulé. En se référant à la partie inférieure du des- sin, on décrira à présent la moitié récepteur de l'émetteur-récepteur à oscillateur de Gunn stabilisé rapidement suivant la présente invention Lorsque l'émetteur-récepteur est en circuit, et à moins que le commutateur 26 soit manipulé, la partie récepteur est normalement en service Un signal haute fréquence capté par l'antenne 36 est couplé, via le guide d'ondes 34, à une entrée du circulateur 32 Cette énergie est couplée, dans le sens indiqué par la flèche, à la troisième entrée du circulateur 32 et à la ligne de transmission 38 Un signal d'oscillateur local ou de démodulation provenant d'un deuxième oscillateur de Gunn 42 est appliqué à un mélangeur équilibré 40. Etant donné que ce deuxième oscillateurde Gunn 42 est en circuit à tout moment lorsque l'émetteur-récepteur est lui-même en circuit, il est normalement stabilisé par une résistance sensible à la température (non représen- tée) qui détecte la température du corps de l'oscilla- teur La sortie du mélangeur est appliquée, via une ligne 44, à un préamplificateur 46 conçu pour être con- necté à la sortie du mélangeur équilibré 40 Un filtre passe-bas 48 monté à la sortie du préamplificateur 46 limite la bande passante caractéristique du signal de réception et applique ce dernier à un récepteur à mo- dulation de fréquence 52 via une ligne 50. Une caractéristique particulière de la pré- sente invention réside dans la présence d'une boucle à réaction qui stabilise l'oscillateur de Gunn 24 au cours de la courte période succédant à l'enfoncement du com- mutateur 26, excitant ainsi la partie émetteur de l'émetteur-récepteur Ainsi qu'on l'a mentionné précé- demment, en absence d'un élément de stabilisation, il se produit un glissement de fréquence relativement im- portant de l'oscillateur de Gunn 24 au cours de 1 S l'échauffement ou de la brève période succédant à l'en- foncement du commutateur 26 Suivant la présente in- vention, on prévoit une boucle haute fréquence à régla- ge automatique de fréquence en vue de stabiliser l'os-. cillateur d'émission de Gunn 24 vis-à-vis de l'oscilla- teur local de Gunn à plus faible puissance et fonction- nant en continu 42 Cette boucle à réaction comprend un dispositif amplificateur/détecteur à réglage automa- tique de fréquence 54 qui est raccordé, par une ligne de transmission 56, à la sortie du filtre passe-bas 48. La sortie de ce dispositif amplificateur/détecteur à réglage automatique de fréquence 54 est raccordée en retour, via une entrée de l'additionneur 20, à l'entrée de l'oscillateur de Gunn 24 Conjointement avec le filtre passe-bas 48 et le préamplificateur 46, le dis- positif amplificateur/détecteur à réglage automatique de fréquence 54 fait office de discriminateur de pente simple qui bloque ou asservit la fréquence de sortie de l'oscillateur de Gunn 24 avec un décalage fixe par rapport à l'oscillateur de Gunn 42 Lorsque le cormmuta- teur 26 est manipulé, l'additionneur 20 reçoit une ten- sion positive importante qui fait passer la fréquence de l'oscillateur de Gunn à un niveau plus élevé, ce qui a à son tour pour effet d'abaisser la fréquence différentielle La différence entre la fréquence d'émission et la fréquence de l'oscillateur de Gunn 42 continue à diminuer jusqu'à ce que le flanc de la ban- de du filtre passe-bas 48 soit atteint A ce flanc de bande, un signal à fréquence intermédiaire est engendré et détecté Ce signal détecté est le signal d'erreur -qui est réinjecté dans l'entrée de l'oscillateur de Gunn 24 et qui bloque la fréquence d'émission à la fré- quence de l'oscillateur local. Une autre caractéristique de la présente in- vention réside dans un système d'essai simple, mais efficace qui peut être incorporé à l'émetteur-récepteur. Ce système d'essai comprend un générateur basse fré- quence 56 qui est couplé à une entrée de l'amplifica- teur de sommation 16 Un ccamutateur valide ce générateur basse fréquence 56 et un signal sonore est appliqué à l'entrée de l'oscillateur de Gunn 24 Une partie de ce signal passe par le parcours de fuite du circulateur 32 et, lorsqu'elle atteint le récepteur à modulation de fré- quence 52, elle peut constituer un indicateur oui/non. L'indicateur dont est pourvu le récepteur à modulation de fréquence 52 pourrait être un signal sonore émis dans un écouteurou une lampe montée sur le corps de l'émetteur-récepteur. Bien que la présente invention ait été illus- trée et décrite en se référant à une forme deréalisa- tion préférée, l'homme de métier comprendra que diver- ses modifications peuvent y être apportées tant dans sa forme que dans ses détails sans se départir de son es- prit et de son cadre tels qu'ils sont définis dans les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 Emetteur-récepteur monocanal comportant une partie émetteur et une partie récepteur, caracté- risé en ce qu'il comprend: un premier oscillateur à micro-ondes prévu dans la partie émetteur et comportant une entrée qui modi- fie proportionnellement la fréquence d'oscillation en vue d'engendrer une fréquence d'émission se situant dans la bande des longueurs d'onde millimétriques; une antenne pour l'émission et la réception d'une énergie à micro-ondes; un circulateur raccordant l'antenne à la fois à la partie émetteur et à la partie récepteur; un second oscillateur à micro-ondes prévu dans la partie récepteur et raccordé à ce circulateur en 1 S vue de démoduler un signal à micro-ondes capté; et une boucle à réaction comprenant un discriminateur de pente et un discriminateur de fréquence en vue d'en- gendrer un niveau de tension qui varie proportionnelle- ment au second oscillateur et obtenir ainsi un signal d'erreur qui est réinjecté dans l'entrée de l'oscilla- teur de la partie émetteur. 2 Emetteur-récepteur monocanal suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier os- cillateur à micro-ondes est un oscillateur semi- conducteur de Gunn dont l'entrée est raccordée à' un noeud de sommation, la boucle à réaction appliquant, à ce noeud de sommation, un niveau de tension qui est proportionnel au glissement de fréquence éventuel de l'oscillateur de Gunn au cours de l'échauffement. 3 Emetteur-récepteur monocanal suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la boucle à réaction comprend un filtre passe-bas et un discrimina- teur de fréquence faisant office de discriminateur de pente simple pour la fermeture de la boucle à réaction. 4 Emetteur-récepteur monocanal suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie ré- cepteur comprend également un mélangeur équilibré rac- cordé entre le circulateur et le filtre passe-bas, le second oscillateur à micro-ondes étant raccordé à ce mélangeur équilibré. Emetteur-récepteur monocanal suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend égale- ment un générateur basse fréquence pouvant être raccor- dé à l'entrée du premier oscillateur à micro-ondes en vue d'y appliquer un signal sonore d'essai qui, lors- qu'il est capté dans la partie récepteur, indique le fonctionnement correct de l'émetteur-récepteur.