Brevet FR2607335A1 — publié le 19880527

La présente invention concerne les circuits divi- seurs de fréquence et en particulier ceux qui sont destinés à être utilisés dans les récepteurs à modulation de fréquence. On sait que, avant la détection d'un signal modulé en fréquence transmis par une onde porteuse reçue à haute fréquence, le signal à haute fréquence est transmis à un dispositif de déplacement de fréquence, par exemple un ou plusieurs circuits mélangeurs, afin que le signal à haute fréquence puisse être transformé en un signal à fréquence intermédiaire. Ce signal à fréquence intermé- diaire est alors transmis à un détecteur de modulation de fréquence qui transmet un signal de sortie sous forme d'une tension qui est porportionnelle au signal de modula- tion de fréquence tansporté par l'onde porteuse. Un autre dispositif de déplacement de fréquence connu des demandeurs met en oeuvre un diviseur de fréquence qui comporte des éléments de circuit logique assurant la division de la fréquence du signal à haute fréquence d'un facteur N, N étant un nombre entier. De tels diviseurs de fréquence présentent l'incon- vénient de ne pas être bien adaptés à une utilisation dans les détecteurs de modulation de fréquence qui sont destinés à des communications spatiales ou à des régions de réception marginale par modulation de fréquence. La présente invention concerne un circuit diviseur de fréquence qui peut fonctionner à une excellente vitesse afin qu'il assure la division de fréquence de signaux ayant une fréquence relativement élevée et qui, lorsqu'il est couplé à un détecteur à modulation de fréquence, améliore le seuil de bruit de ce détecteur. Plus précisément, l'invention concerne un circuit de division de fréquence qui comporte un diviseur ver- rouillé par injection destiné à recevoir un signal incident et à transmettre un signal dont la fréquence est divisée et qui lui correspond, et un diviseur de fréquence couplé au diviseur verrouillé par injection, le diviseur de fréquence comprenant des circuits logiques destinés à former un signal ayant subi une division supplémentaire de fréquence, après réception du signal dont la fréquence a été divisée, provenant du diviseur verrouillé par injection. Le circuit de division de fréquence peut être incorporé à un récepteur à modulation de fréquence destiné à recevoir un signal à haute fréquence et à former un signal représentatif du contenu des informations de l'onde de modulation du signal à haute fréquence. Dans ce cas, le signal ayant subi une division supplémentaire de fréquence transmis par le diviseur de fréquence est transmis à un détecteur de modulation de fréquence. Les récepteurs à modulation de fréquence qui comprennent des circuits de division de fréquence selon l'invention sont avantageux car ils peuvent recevoir des signaux à haute fréquence d'une fréquence relativement élevée, et leur seuil de bruit est excellent. En conse- quence, ces récepteurs conviennent parfaitement bien aux diffusions par satellite, car les récepteurs à modula- tion de fréquence doivent souvent travailler près du seuil auquel les signaux modulés en fréquence peuvent être détectés par rapport au bruit de fond. Le détecteur à modulation de fréquence peut comporter un détecteur sensible à la phase, destiné à recevoir le signal du diviseur supplémentaire de fréquence par un premier trajet et un second trajet, le second trajet comprenant un dispositif de déphasage. Ce dernier décale la phase du signal ayant subi une division supplé- mentaire de fréquence, provenant du second:rajet par rapport au signal ayant subi une division supplémentaire de fréquence et provenant du premier trajet, en fonction de sa fréquence afin que le détecteur sensible à la phase puisse transmettre un signal de sortie correspondant à la modulation transmise par le signal incident. Le diviseur de fréquence peut assurer une division de la fréquence du signal ayant subi la division de fréquence par le diviseur verrouillé par injection d'un facteur deux. Dans ce cas, le diviseur de fréquence peut être sous forme d'un circuit bistable de type D. Le couplage du diviseur verrouillé par injection et du détecteur de modulation de fréquence par un diviseur de fréquence présente l'avantage supplémentaire d'éviter le couplage mutuel des circuits résonnants du diviseur verrouillé par injection et du détecteur de modulation de fréquence. Le diviseur verrouillé par injection comporte de préférence un dispositif amplificateur non linéaire, et un circuit d'accord comportant un dispositif d'arrêt de courant continu, un dispositif de couplage en courant alternatif et un circuit résonnant, le dispositif ampli- ficateur non linéaire étant destiné à transmettre le signal dont la fréquence est divisée par l'intermédiaire du dispositif d'arrêt de courant continu en fonction du signal incident et du signal dont la fréquence est divisée, transmis à une seconde entrée du dispositif d'amplification non linéaire par l'intermédiaire du dispositif d'arrêt de courant continu et du dispositif de couplage de courant alternatif, le circuit résonnant assurant la mise à la masse d'un point compris entre le dispositif d'arrêt du courant continu et le dispositif de couplage en courant alternatif. Le dispositif d'arrêt de courant continu et le dispositif de couplage en courant alternatif peuvent comporter chacun des condensateurs. Le circuit résonnant peut comporter une self montée en série avec une capacité. Ledit point peut aussi être couplé à la masse virtuelle par l'intermédiaire d'un dispositif résistif. De tels diviseurs verrouillés par injection sont avantageux car ils possèdent une excellente plage de verrouillage par injection, une plage d'injection rela- tivement symétrique et des valeurs des composants du diviseur qui peuvent être facilement réalisées. Le diviseur verrouillé par injection peut être disposé afin qu'il divise la fréquence du signal incident par un facteur égal à un, par modification de la fréquence du circuit d'accord afin qu'elle corresponde à la fréquence su signal incident. Danc ce cas, le diviseur verrouillé par injection joue le rôle d'un oscillateur verrouillé par injection. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un circuit diviseur de fréquence selon l'invention, représenté couplé à un détecteur de modulation de fréquence; la figure 2 est un schéma du circuit d'un diviseur de fréquence du circuit diviseur de fréquence de la figure 1; et la figure 3 est un schéma d'un diviseur d: fréquence verrouillé par injection du circuit de division de fréquence de la figure 1; On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un détecteur 1 de modulation de fréquence qui peut être utilisé dans un récepteur à modulation de fréquence. Le détecteur 1 est précédé d'un circuit diviseur de fréquence réalisé selon l'invention, comprenant un diviseur 2 de fréquence verrouillé par injection couplé à un diviseur 3 de fréquence. Dans ce circuit, le diviseur de fréquence verrouillé par injection est connecté au diviseur 3 de fréquence par un condensateur C1 de couplage. La figure 1 représente une borne 6 destinée à recevoir un signal à haute fréquence FIN modulé en fréquence et contenant des informations sous forme de la modulation. Le signal FN est transmis à une première entrée d'un circuit IN multiplicateur 8 du diviseur 2 de fréquence verrouillé par injection, dans lequel il est multiplié par un signal F'out reçu à une seconde entrée du circuit multiplicateur 8. Le diviseur de fréquence verrouillé par injection Le diviseur de fréquence verrouillé par injection comporte aussi un circuit d'accord 10 qui comprend un dispositif d'arrêt de courant continu sous forme d'un condensateur C2, un dispositif de couplage en courant alternatif sous forme d'un condensateur C3, et un circuit résonnant qui comprend une self L1 et un condensateur C4 montés en série et en parallèle avec une résistance R1. Le diviseur de fréquence verrouillé par injection assure une division de la fréquence du signal FIN d'un facteur deux afin qu'il forme un signal dont la fréquence est divisée Fout. La description détaillée de la construc- tion de l'oscillateur verrouillé par injection est donnée dans la suite en référence à la figure 3. Le signal divisé en fréquence Fout est transmis par le condensateur C1 de couplage au diviseur 3 de fréquence qui, dans cet exemple, divise la fréquence du signal divisé en fréquence Foutpar deux etforme un signal ayant subi une division supplémentaire de fréquence F" out à une borne 12. Le diviseur 3 de fréquence est décrit dans la suite plus en détaii en référence à la figure 2. Le circuit de division de fréquence divise la fréquence du signal incident FIN d'un facteur quatre, mais il peut être réalisé afin qu'il le divise par un facteur plus élevé ou moins élevé, selon le cas. Par exemple, la fréquence du circuit d'accord 10 peut être modifiée afin qu'elle corresponde aux fréquences du signal FN et dans ce cas le diviseur de fréquence ver- IN rouillé par injection fonctionne à 'a manière d'un oscil- lateur verrouillé par injection ayant un rapport efficace de division égal à un. Le signal ayant subi la division supplémentaire de fréquence F" est transmis de la borne 12 au détec- out teur 1 de modulation de fréquence dans lequel il est démodulé. Le signal F'out est transmis à un détecteur 13 sensible à la phase par l'intermédiaire d'un premier trajet 14 et est transmis au détecteur sensible à la phase par l'intermédiaire d'un second trajet 15. Un dispositif de déphasage est placé dans le second trajet et comprend un dispositif de mise en quadrature formé d'un condensateur C5 et d'un condensateur C6 monté en parallèle avec une self L2. Le condensateur C6 et la self L2 relient le second trajet 15 à la masse et imposent ainsi un retard de fréquence au signal F"out suivant sa fréquence. Le condensateur C5 introduit un déphasage dans le signal F" out transmis par le second trajet 15. En conséquence, le détecteur 13 sensible à la phase reçoit le signal F"out ayant subi une division supplémen- taire de fréquence par deux trajets séparés si bien que le signal F" out d'un trajet varie en phase par rapport à l'autre suivant la modulation du signal incident FIN. Le détecteur 13 sensible à la phase transmet un signal de sortie Fsig qui est représentatif du contenu de modula- tion de fréquence du signal incident FIN. On se réfère maintenant à la figure 2, celle-ci représente un exemple détaillé du diviseur 3 de fréquence qui comporte des éléments de circuit logique destinés à diviser la fréquence des signaux d'un facteur deux. Le diviseur de fréquence 3 est un circuit bistable de type D et comporte deux basculeurs L1 et L2. Le basculeur L1 comporte deux transistors T1 et T2 et le basculeur L2 comporte deux transistors T3 et T4. Le courant est transmis aux basculeurs L1 et L2 par une paire à persistance com- prenant deux transistors T5 et T6 et une source de courant C7. Le signal incident divisé en fréquence Fout est transmis par la borne Vin au transistor T5. La base du transistor T6 reçoit une tension de référence Vref. Des portes de détection T7, T8 et T9, T10 sont associées aux basculeurs L1 et L2 respectivement et assurent efficacement la détection de l'état du basculeur associé. Ainsi, la porte de détection T7, T8 détecte l'état du basculeur L1 et transmet l'état du basculeur L1 au basculeur L2, et la porte T9, T10 détecte l'état du basculeur L2 (qui est l'inverse de l'état du basculeur L1) et introduit l'état du basculeur L2 dans le basculeur L1. Chaque porte T7, T8 et T9, T9 reçoit un courant provenant d'une paire de transistors T11, T12 et d'une source de courant C8. Le diviseur 3 transmet Ie signal ayant subi la division supplémentaire de fréquence F"out par la borne 12. On se réfère maintenant à la figure 3 pour la description détaillée du diviseur 2 verrouillé par injection. Le diviseur verrouillé par injection comporte un dispositif 20 d'injection de courant qui comprend un transistor T20 et un dispositif destiné à transmettre un courant continu qui, dans ce cas, est formé d'une source 22 de courant constant et d'un condensateur C10. L'électrode de base du transistor T20 reçoit le signal incident FIN et le dispositif d'injection de courant transmet un courant continu aux émetteurs d'un dispositif d'amplification non linéaire ou circuit multiplicateur suivant le signal incident FIN. Le dispositif d'amplification non linéaire c.:,.prend une paire de transistors T23 et T24 à persistance montés comme représenté sur la figure 3. Dans cet exemple, les transistors T23 et T24 sont polarisés à une tension déterminée par un diviseur de potentiel formé de résistances R2, R3, R4, R5 et d'un condensateur C1 montés entre une ligne de tension Vcc et une ligne de masse E. Le dispositif d'arrêt de courant continu compre- nant le condensateur C2 et par lequel le signal Fout est transmis, parvient au collecteur du transistor 23, et le dispositif de couplage alternatif, comprenant le condensateur C8, est monté entre la base du transistor T24 et le circuit résonnant. Le signal divisé en fréquence Fout est transmis par le condensateur C3 à la seconde entrée du circuit multiplicateur 8, avec formation de cette manière du signal F'out' Un dispositif de polarisation en courant continu sous forme d'une résistance R6 est destiné à polariser le collecteur du transistor T23. Le dispositif de polarisa- tion peut aussi être sous forme d'une bobine d'arrêt. Le circuit résonnant comporte la self L1, le condensateur C4 et la résistance R1 comme décrit précédem- ment. Comme l'indique la figure 3, le circuit résonnant connecte un point compris entre les condensateurs C2 et C8 à la masse qui peut être une masse virtuelle. Le circuit résonnant et les condensateurs C2 et C8, lorsqu'ils sont incorporés au diviseur verrouillé par injection tel que décrit, donnent des avantages car ce diviseur verrouillé par injection a une plus large plage de verrouillage par injection, une plage d'injection très symétrique, et des composants dont les valeurs sont telles qu'ils peuvent être facilement fabriqués, notamment sous forme de circuit intégré. Lors de la réalisation d'un circuit diviseur selon l'invention, il peut être nécessaire d'assurer le couplage du diviseur 2 verrouillé par injection et du diviseur 3 de fréquence par un circuit d'interface (non représenté) destiné à donner des oscillations convenables des signaux de sortie et des courants continus de niveau convenable. Un circuit analogue peut être nécessaire entre le circuit diviseur de fréquence 3 et le détecteur 1 de modulation de fréquence. La construction de tels circuits d'interface est bien connue des hommes du métier, spécia- listes des récepteurs à modulation de fréquence. REVENDICATIONS 1. Circuit diviseur de fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend un diviseur de fréquence (2) ver- rouillé par injection, destiné à recevoir un signal incident et à transmettre un signal dont la fréquence est divisée et lui correspondant, et un diviseur de fréquence (3) couplé au diviseur de fréquence verrouillé par injection (2), le diviseur de fréquence (3) comprenant des circuits logiques destinés à transmettre un signal ayant subi une division supplémentaire de fréquence après réception du signal ayant subi la division de fréquence transmis par le diviseur verrouillé par injection, le diviseur verrouillé par injection (2) comprenant un dispositif (8) d'amplification non linéaire et un circuit d'accord (10) qui comprend un dispositif d'arrêt de courant continu (C2), un dispositif de couplage de courant alternatif (C3) et un circuit résonnant (L1, C4, R1), le dispositif d'amplification non linéaire étant destiné à transmettre le signal divisé en fréquence par l'inter- médiaire du dispositif d'arrêt de courant continu en fonction du signal incident et le signal divisé en fré- quence transmis à une seconde entrée du dispositif d'ampli- fication non linéaire par l'intermédiaire du dispositif d'arrêt de courant continu et du dispositif de couplage en courant alternatif, le circuit résonnant assurant le couplage à la masse d'un point compris entre le dispo- sitif d'arrêt de courant continu et le dispositif de couplage de courant alternatif. 2. Circuit selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le dispositif (C2) d'arrêt de courant continu et le dispositif (C3) de couplage de courant alternatif sont tous deux des condensateurs. 3. Circuit selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit résonnant comprend une self (L1) montée en série avec un condensateur (C4). 4. Circuit selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que ledit point est couplé à la masse virtuelle par l'intermédiaire d'un dispositif résonnant. 5. Circuit selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le diviseur de fréquence (3) divise la fréquence du signal transmis par le diviseur verrouillé par injection (2) d'un facteur deux. 6. Circuit selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le diviseur de fréquence (3) est sous forme d'un circuit bistable de type D. 7. Récepteur à modulation de fréquence destiné à recevoir un signal à haute fréquence et à transmettre un signal représentatif des informations contenues dans l'onde de modulation du signal à haute fréquence, ledit récepteur comprenant un circuit de division de fréquence selon l'une quelconque des revendications précédentes et étant caractérisé en ce que le signal ayant subi la division supplémentaire de fréquence, transmis par le diviseur de fréquence (3), est transmis à un détecteur de modulation de fréquence. 8. Récepteur selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le détecteur de modulation de fréquence comporte un détecteur (13) sensible à la phase destiné à recevoir le signal ayant subi la division supplémentaire de fréquence par un premier trajet (14) et par un second trajet (15), le second trajet contenant un dispositif de déphasage, le dispositif de déphasage assurant le déca- lage de la phase du signal ayant subi la division supplé- mentaire de fréquence, provenant du second trajet, par rapport à celle du signal ayant subi la division supplé- mentaire de fréquence, provenant du premier trajet, en fonction de sa fréquence, afin que le détecteur (13) sen- sible à la phase puisse transmettre un signal de sortie correspondant à la modulation transportée par le signal incident.