Brevet FR2653616A1 — publié le 19910426

L'invention est relative à un générateur d'un signal périodique à large bande spectrale. Pour réaliser un plan de fréquence appliqué à un synthétiseur, on utilise habituellement un générateur de peigne permettant d'engendrer une pluralité de signaux dont la fréquence est harmonique d'une fréquence de base. Dans ce but, on applique, de manière usuelle, un signal sinusoldal à un élément à conduction non linéaire tel que par exemple une diode, et plus particulièrement une diode connue sous le vocable anglo-saxon de diode de type "step recovery". Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure la relative à l'art antérieur, une inductance L connectée en série avec le générateur, une capacité C connectée en parallèle sur la sortie générateur permettent de constituer un générateur d'harmoniques délivrant une impulsion de type amorti et de pulsation L'optimisation et l'adaptation en fréquence, tant relativement au circuit d'entrée qu'au circuit de sortie, est obtenue au moyen de réseaux d'adaptation.Dans le dispositif tel que décrit en figure la, l'intensité du courant circulant dans l'inductance L et la tension V aux bornes de la diode ont les formes d'onde, telles que représentées en figures lb et lc respectivement. Lors de la phase de conduction de la diode, celle-ci étant une diode du type "step recovery", la tension à laquelle cette diode est soumise étant supérieure à zéro, cette dernière stocke les porteurs de charges électriques et se comporte comme un véritable court-circuit. L'inductance L stocke alors une énergie 1/2 Li2. Lorsque la tension aux bornes de la diode est négative, la diode ne change pas d'état tant que les charges ne sont pas évacuées. Lorsque brutalement la diode passe à l'état bloqué, celle-ci se comporte comme une capacité de très faible valeur et l'inductance L se décharge rapidement dans la capacité C en formant une onde sinusoldale amortie de pulsation La première alternance de la sinusoïde amortie permet alors de réaliser une succession d'impulsions de type impulsion de Dirac à la pulsation de base w0, ainsi que représenté en figures lb et lc. Le mode de réalisation de la figure la est coûteux en ce qui concerne la mise au point, en composants et en réalisation technologique. En outre, la bande de fréquence ou spectre de fonctionnement est limitée par le nombre de sections nécessaires pour réaliser l'adaptation au réseau. De plus, en ce qui concerne le plan de la pure réalisation industrielle, une production en série de ce type de générateur pose de sérieux problèmes en raison des difficultés de reproductibilité des composants, de réglage du temps d'ouverture, soit de la pseudopériode de l'oscillation amortie. Les coûts en matériel et en main d'oeuvre sont donc très importants. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités par la mise en oeuvre d'un générateur de signal périodique à large bande spectrale dans lequel la majorité des réglages précités est supprimée. Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un générateur de signal périodique à large bande spectrale dans lequel la dispersion des caractéristiques est réduite au minimum du fait de l'utilisation de circuits logiques intégrés Le générateur d'un signal périodique à large bande spectrale de pulsation centrale, objet de l'invention, est remarquable en ce qu'il comporte des moyens de commutation non linéaires permettant d'engendrer une impulsion du type impulsion de Dirac et des moyens adaptateurs d'impédance à large bande connectés en cascade aux moyens de commutation, lesquels sont alimentés par un signal périodique d'entrée de pulsation déterminée correspondant à la pulsation centrale de la bande spectrale d'émission. Le générateur d'un signal périodique à large bande spectrale selon l'invention trouve application à la mise en oeuvre de synthétiseurs de fréquence et permet d'engendrer les plans de fréquence correspondants de ces synthétiseurs. Le générateur d'un signal périodique à large bande spectrale selon l'invention sera mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins dans lesquels, outre les figures la à lc relatives à l'art antérieur, la figure 2a représente un schéma synoptique du générateur à large bande objet de la présente invention, la figure 2b représente dans le plan énergie fréquence, ou pulsation,le spectre des fréquences émises conformément au schéma de la figure la, la figure 3 représente un schéma plus détaillé du générateur d'impulsion du type impulsion de Dirac permettant la mise en oeuvre du générateur de signal périodique à large bande selon la présente invention, la figure 4a représente un premier mode de réalisation non limitatif d'un générateur, tel que représenté en figure 3, la figure 4b représente un deuxième mode de réalisation non limitatif d'un générateur, tel que représenté en figure 3, la figure 5 représente un détail de réalisation d'un circuit adaptateur d'impédance susceptible d'être utilisé pour la mise en oeuvre du générateur d'un signal périodique à large bande conforme à l'objet de la présente invention. Le générateur d'un signal périodique à large bande spectrale, objet de l'invention, sera tout d'abord décrit en liaison avec les figures 2a et 2b. Ainsi que représenté sur la figure 2a, le générateur, objet de l'invention, comprend au moins des moyens de commutation non linéaires, notés I, permettant d'engendrer une impulsion du type impulsion de Dirac et des moyens, notés 2 adaptateurs d'impédance à large bande connectés en cascade aux moyens de commutation I précités. Les moyens de commutation 1 non linéaires sont alimentés par un signal périodique d'entrée de pulsation déterminée noté O Le signal périodique d'entrée de pulsation w O étant par exemple un signal de type rectangulaire ou pseudorectangulaire, les moyens 1 de commutation permettent, à partir du flanc montant par exemple du signal périodique d'entrée, d'engendrer une succession d'impulsions de type impulsion de Dirac dont le spectre de fréquence est représenté en figure 2b, la figure 2b représentant l'énergie de chaque raie spectrale en fonction de la pulsation w par exemple à partir de la pulsation centrale n" w Bien entendu, les moyens 2 adaptateurs d'impédance permettent alors de délivrer à un circuit d'utilisation non représenté sur la figure 2a l'ensemble des signaux ou suite d'impulsions de Dirac engendrés dans toutes leurs composantes spectrales sur une bande de largeur très importante. Selon un mode de réalisation avantageux du générateur objet de l'invention, les moyens de commutation non linéaires 1 comportent, ainsi que représenté en figure 3, un premier circuit logique 10 présentant un temps de transit T et délivrant à partir du signal périodique d'entrée de pulsation al w un signal périodique de même pulsation w o* retardé de la valeur du temps de transit T précité. Sur la figure 3, on a représenté le signal périodique w o* retardé en pointillé, décalé d'une durée T par rapport à une référence prise par exemple sur l'un des flancs montants du signal périodique d'entrée de pulsation w Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figure 3, le générateur, objet de l'invention, comprend un deuxième circuit logique 11 constituant un circuit logique à coîncidence à deux entrées, ainsi qu'il sera décrit ci-après dans la description.Le deuxième circuit logique 11 comporte deux entrées, une première entrée recevant le signal périodique retardé de pulsation wO*, la deuxième entrée recevant le signal périodique d'entrée w Le deuxième circuit logique 11 à colncidence constitue en fait un circuit de détection de coïncidence du décalage ou retard du temps de transit T entre le signal périodique d'entrée w O et le w signal périodique retardé (O* La sortie du deuxième circuit logique 11 à coïncidence délivre un signal correspondant à une suite d'impulsions de Dirac dont la durée est égale au temps de retard T du signal périodique retardé. Sur la figure 3, le signal de sortie correspondant à une suite d'impulsions de Dirac est noté 6 w Bien entendu, ainsi quton l'a représenté en figure la par exemple, le signal périodique d'entrée w O peut être délivré par un générateur ajustable noté 3 permettant de délivrer un signal d'entrée périodique pseudorectangulaire de pulsation wo ajustable. La pulsation w, du signal périodique d'entrée constitue la pulsation centrale du signal à large bande ou du signal en peigne de chaque impulsion de Dirac élémentaire constituant la suite précitée, les composantes de fréquence dans l'espace énergie-fréquence, représentées en figure 2b, correspondant à des fréquences harmoniques de la fréquence ou pulsation centrale w, précitée. Selon un premier mode de réalisation avantageux non limitatif du générateur objet de l'invention, ainsi que représenté en figure 4a, les premier et deuxième circuits logiques, respectivement notés 10 et 11, peuvent être constitués par des portes NON-ET respectivement. Ainsi, le premier circuit logique 10 peut être constitué par une porte NON-ET à deux entrées dont une première entrée reçoit en permanence un signal logique de niveau haut, représenté symboliquement par un 1 cerclé sur la figure 4a,et dont la deuxième entrée reçoit le signal périodique d'entrée de pulsation w La première porte NON-ET 10 délivre le signal périodique retardé w O* de la durée du temps de transit T précité. En outre, ainsi que représenté sur cette même figure, le deuxième circuit logique Il est constitué par une porte NON-ET à deux entrées, une première entrée recevant le signal périodique retardé,,+ et une deuxième entrée recevant le signal périodique d'entrée,,. Le deuxième circuit logique 11 délivre à sa sortie une suite d'impulsions notée 6wo, tel que représenté en figure 4a sur la partie droite de celle-ci. Bien entendu, on comprendra que les circuits logiques, premier circuit logique 10 et deuxième circuit logique 11, peuvent être constitués par des circuits logiques intégrés TTL ou ECL dont le temps de transit est de l'ordre de quelques centaines de picosecondes, ce temps représentant l'ordre de grandeur de l'ouverture d'une diode utilisée dans les dispositifs antérieurs, ainsi que représenté en figure la précédemment. Selon un deuxième mode de réalisation avantageux non limitatif, tel que représenté en figure 4b, le premier circuit logique 10 peut être constitué par une porte de type ET dont une première entrée reçoit en permanence un signal logique de niveau haut représenté par un 1 cerclé sur la figure 4b précitée et dont une deuxième entrée reçoit le signal périodique d'entrée noté w0 La porte ET 10 délivre également un signal périodique d'entrée retardé wo * du retard T.Le deuxième circuit logique Il peut alors être constitué par une porte logique de type OU exclusif recevant sur une première entrée le signal d'entrée retardé w O* délivré par la première porte logique 10 et sur une deuxième entrée le signal périodique d'entrée noté w o Le deuxième circuit logique Il de type OU exclusif délivre à partir des signaux périodiques d'entrée w, et périodiques retardés w o* la succession d'impulsions de type impulsion de DiracswO, tel que représenté en figure 4b sur la partie droite de celle-ci. De manière avantageuse, ainsi que représenté sur les figures 4a et 4b, le signal périodique d'entrée notéw, peut être délivré aux premier et deuxième circuits logiques par l'intermédiaire d'un étage séparateur noté 12. De manière avantageuse, l'étage séparateur peut être constitué lui-même par une porte logique de type NON-ET dont une première entrée reçoit en permanence un signal de niveau logique haut, symbolisé par un 1 cerclé et dont une deuxième entrée reçoit le signal délivré par le générateur de pulsation ajustable 3 représenté sur la figure 2a. Bien entendu, l'étage séparateur précité peut être constitué par tous circuits logiques susceptibles de délivrer un signal synchrone du signal délivré par le générateur 3, le temps de retard introduit par le temps de transit de ce signal dans le circuit logique considéré n'apportant aucune limitation du point de vue du fonctionnement du générateur, objet de la présente invention. De manière générale, ce temps de transit pour des circuits logiques intégrés de types semblables à ceux décrits précédemment est au maximum de quelques centaines de picosecondes. Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figure 5, les moyens adaptateurs d'impédance 2 peuvent être avantageusement constitués par un condensateur de liaison C, connecté en cascade à un transformateur à large bande jouant le rôle de transformateur d'impédance. Sur la figure 5, le transformateur est noté M. Le transformateur M peut être constitué par un transformateur dit de type équilibré comportant une inductance primaire supérieure à 1 Henry. Ce type de transformateur est connu dans l'état de la technique comme un type de transformateur présentant une inductance de fuite importante de plusieurs #Henry, ce qui permet pour ce type de transformateur de présenter une bande passante très large de 100 kHz environ à plusieurs GHz. Le circuit d'adaptation d'impédance, tel que représenté en figure 5, permet d'effectuer une adaptation d'impédance de 800 ohms correspondant à l'impédance de sortie des circuits tels que représentés en figures 4a et 4b, à 50 ohms, cette valeur d'impédance étant, bien entendu, une valeur normalisée des câbles de conduction des signaux pour une très large bande de fréquence. Le générateur d'un signal périodique à large bande spectrale, objet de l'invention, présente par rapport aux solutions de types classiques décrites précédemment, l'avantage d'un fonctionnement apériodique en entrée, la pulsation (t) O du signal périodique d'entrée pouvant, sans inconvénient, être comprise entre quelques kHz à 100 MHz, ce fonctlonne- ment étant satisfaisant pour une largeur de bande spectrale de plusieurs décades de la pulsation centrale X O précitée.Le fonctionnement apériodique précédemment mentionné est obtenu en raison de l'utilisation pour la création de la suite d'impulsions de Dirac constituant le signal de sortie de circuits de coïncidence ou de détection du décalage T entre le signal périodique d'entrée et le signal périodique retardé ao O* la détection de ce décalage étant, bien entendu, indépendante de la pulsation co O d'origine du signal périodique d'entrée. Bien entendu, et pour des questions de fonctionnement bien compréhensibles, la pulsation ou fréquence tss O du signal périodique d'entrée sera prise inférieure ou égale à 1/10 de la fréquence ou pulsation correspondant à l'inverse du temps de transit T précité. Le générateur, objet de l'invention, ne nécessite en outre aucune mise au point en ce qui concerne la détection du temps de transit précité, les circuits intégrés utilisés mis en oeuvre selon les techniques précédemment mentionnées présentant une très faible dispersion en ce qui concerne la valeur des temps de transit correspondants. En outre, et pour la même raison que précédemment, le générateur, objet de l'invention, est également apériodique en sortie, ce qui permet un fonctionnement à large bande dans les conditions sensiblement analogues aux conditions de fonctionnement en largeur de bande spectrale du point de vue du circuit d'entrée. L'utilisation d'un circuit adaptateur d'impédance à large bande, tel que décrit précédemment, permet alors de conserver le fonctionnement global apériodique de l'ensemble du générateur objet de l'invention. La mise en oeuvre du générateur, objet de l'invention précité, présente enfin un coût ou dépense de réalisation particulièrement réduit en raison du caractère d'homogénéité des composants utilisés. REVENDICATIONS 1. Générateur d'un signal périodique à large bande spectrale de pulsation centrale w #, caractérisé en ce qu'il comporte au moins - des moyens (1) de commutation non linéaires permettant d'engendrer une impulsion du type impulsion de Dirac, - des moyens (2) adaptateurs d'impédance à large bande connectés en cascade auxdits moyens de commutation, lesdits moyens de commutation non linéaires étant alimentés par un signal périodique d'entrée de pulsation w 2.Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation non linéaires comportent au moins - un premier circuit logique (10) présentant un temps de transit T et délivrant à partir dudit signal périodique d'entrée, un signal périodique de même pulsation e" O* retardé dudit temps de transit, - un deuxième circuit logique (11) à coïncidence à deux entrées dont une première entrée reçoit ledit signal périodique retardé, de même pulsation, et dont une deuxième entrée reçoit ledit signal périodique d'entrée w0 et dont la sortie délivre un signal correspondant à une suite d'impulsions de Dirac dont la durée est égale au temps de retard T du signal périodique retardé. 3. Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit signal périodique d'entrée est délivré par un générateur (3) ajustable permettant de délivrer un signal d'entrée périodique pseudorectangulaire de pulsation wo ajustable. 4. Générateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits premier (10) et deuxième (11) circuits logiques sont constitués par des portes NON-ET respectivement. 5. Générateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier circuit logique (10) est constitué par une porte ET dont une première entrée reçoit en permanence un signal logique de niveau haut et dont une deuxième entrée reçoit ledit signal périodique d'entrée, ladite porte ET délivrant ledit signal périodique d'entrée retardé c,t0* du retard I, ledit deuxième circuit logique étant constitué par une porte logique de type OU exclusif recevant sur une première entrée ledit signal d'entrée retardé wO* délivré par ladite première porte logique et sur une deuxième entrée ledit signal périodique d'entrée. 6. Générateur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit signal périodique d'entrée est délivré auxdits premier et deuxième circuits logiques par l'intermédiaire d'un étage séparateur (12). 7. Générateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit étage séparateur est constitué par une porte logique de type NON-ET. 8. Générateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens (2) adaptateurs d'impédance sont constitués par, connectés en cascade - un condensateur (C) de liaison, - un transformateur (M) à large bande jouant le rôle de transformateur d'impédance. 9. Générateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit transformateur à large bande est constitué par un transformateur équilibré comportant une inductance primaire supérieure à I Henry.