Brevet FR2653618A1 — publié le 19910426

L'invention est relative à un circuit équilibré d'asservissement en phase d'un signal radiofréquence à un signal de référence. Les circuits équilibrés de modulation en fréquence d'une onde porteuse électromagnétique comportent habituellement un transformateur d'entrée TE constitué par un transformateur à point milieu dont l'enroulement primaire reçoit le signal de modulation de fréquence fm. L'enroulement secondaire du transformateur de modulation est relié au niveau de chaque branche par l'intermédiaire de circuits à conduction non linéaire, tels que des diodes, à l'enroulement secondaire d'un transformateur de modulation TM, constitué par un transformateur à point milieu. Les points milieu du transformateur d'entrée TE et du transformateur de modulation TM sont reliés au secondaire d'un transformateur d'entrée de l'onde porteuse, dont l'enroulement primaire est alimenté par l'onde porteuse fc. L'enroulement primaire du transformateur de modulation TM délivre l'onde porteuse modulée de fréquence fc + fm. Ces circuits modulateurs équilibrés, tels que représentés en figure la, sont connus dans la technique et permettent d'obtenir des caractéristiques de modulation très précises, la relation de phase de l'onde porteuse et de l'onde modulée étant globalement conservée. Dans les circuits oscillateurs asservis en phase, l'asservissement de phase du signal radiofréquence à verrouiller RF peut être obtenu à partir d'un système du genre modulateur équilibré. Mais la structure symétrique d'un tel montage, par rapport à la tension de masse ou de référence, implique pratiquement, en vue de l'amplification du signal de sortie verrouillé en phase et de la conservation de la symétrie, l'utilisation d'un montage symétrique, soit comportant en fait deux amplificateurs polarisés symétriquement par rapport à la tension de masse. De tels circuits sont coûteux dans leur mise en oeuvre du fait de la duplication nécessaire des composants électroniques à utiliser. En outre, la duplication précitée des circuits implique elle-même la mise en oeuvre de circuits d'équilibrage, nécessitant une mise au point minutieuse, ce qui augmente encore les coûts de fabrication de ce type de circuit. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités par la mise en oeuvre d'un circuit équilibré d'asservissement de phase d'un signal radiofréquence à un signal de référence dans lequel les circuits d'amplification sont simplifiés. Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un circuit équilibré d'asservissement de phase d'un signal radiofréquence, à un signal de référence dans lequel bien qu'un seul circuit d'amplification soit utilisé, la symétrie et l'équilibre du montage sont conservés. Le circuit équilibré d'asservissement en phase d'un signal radiofréquence à un signal de référence, objet de l'invention, comprend un amplificateur opérationnel à tension d'alimentation unipolaire dont l'entrée, négative, est reliée, d'une part, à la sortie de celui-ci par l'intermédiaire d'un circuit de réaction, et, d'autre part, à un circuit mélangeur du signal de référence et du signal radiofréquence. Le circuit mélangeur comporte un premier transformateur dont l'enroulement primaire reçoit le signal de référence, un pont redresseur à diodes dont une première diagonale est connectée à l'enroulement secondaire du premier transformateur, un deuxième transformateur dont l'enroulement primaire reçoit le signal radiofréquence et dont l'enroulement secondaire, à point milieu, est connecté à la deuxième diagonale du pont redresseur.Le point milieu de l'enroulement secondaire du deuxième transformateur est connecté par ltintermédiaire d'un filtre de boucle à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel. Le circuit, objet de l'invention, est remarquable en ce qu'il comporte en outre un générateur de tension de prépositionnement délivrant à l'entrée positive et à l'entrée négative de l'amplificateur opérationel une tension de prépositionnement de même valeur, ce générateur comportant une borne de sortie délivrant la tension de prépositionnement, cette borne étant connectée, d'une part, à la borne positive de l'amplificateur opérationnel et, d'autre part, à l'enroulement secondaire du premier transformateur. Le circuit équilibré d'asservissement de phase d'un signal radiofréquence à un signal de référence selon l'invention peut être utilisé dans les récepteurs radiofréquences ou dans les répondeurs ou transpondeurs pour l'asservissement en phase d'un signal de transmission radiofréquence. Le circuit équilibré d'asservissement en phase d'un signal radiofréquence à un signal de référence, objet de la présente invention, sera mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins dans lesquels outre la figure 1 relative à l'art antérieur, la figure 2 représente un schéma synoptique général du circuit selon l'invention. Le circuit équilibré d'asservissement en phase d'un signal radiofréquence à un signal de référence, objet de la présente invention, sera décrit en liaison avec la figure 2. Sur la figure 2 précitée, le signal radiofréquence est noté RF et le signal de référence est noté CL. Le signal de référence peut par exemple correspondre au signal délivré par un oscillateur local non représenté sur la figure 2 précitée, tel qu'un oscillateur local d'un transpondeur ou d'un récepteur radiofréquence. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure précitée, le circuit, objet de l'invention, comprend un amplificateur opérationnel noté I à tension d'alimentation unipolaire dont l'entrée négative est reliée d'une part, à la sortie de cet amplificateur par l'intermédiaire d'un circuit de réaction noté R3, C2. De manière classique, le circuit de réaction R3, C2 est constitué par une résistance en série avec un condensateur et permet de fixer la largeur de bande passante d'accrochage du signal de sortie VS. L'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 1 est, d'autre part, reliée à un circuit mélangeur 2 du signal de référence CL et du signal radiofréquence RF. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 2, le circuit mélangeur 2 comporte un premier transformateur 21 dont l'enroulement primaire reçoit le signal de référence CL et un pont redresseur à diodes noté 22 dont une première diagonale est connectée à l'enroulement secondaire du premier transformateur 21. Le circuit mélangeur 2 comprend un deuxième transformateur 23 dont l'enroulement primaire reçoit le signal radiofréquence RF et dont l'enroulement secondaire à point milieu est connecté à la deuxième diagonale du pont redresseur 22. De manière classique, le pont redresseur 22 est constitué par des diodes notées Dl, D2, D3, D4. Le point milieu de l'enroulement secondaire du deuxième transformateur 23 est connecté par l'intermédiaire d'un filtre de boucle R1, Cl, à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel. Selon une caractéristique avantageuse du circuit, objet de l'invention, celui-ci comporte en outre un générateur 3 de tension de prépositionnement délivrant à l'entrée positive et à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 1 une tension de prépositionnement de même valeur. Le générateur 3 de tension de prépositionnement comporte une borne de sortie 30 délivrant cette tension de prépositionnement. Cette borne de sortie 30 est connectée, d'une part, à la borne positive de l'amplificateur opérationnel et, d'autre part, à l'enroulement secondaire du premier transformateur 21. Dans le but de conserver la symétrie et l'équilibre du montage, la tension de prépositionnement Vp a pour valeur Vp = 1 Vcc 2 où Vcc représente la tension d'alimentation unipolaire de l'amplificateur opérationnel 1. En outre, et afin de conserver la symétrie du montage, le premier transformateur 21 est un transformateur dont l'enroulement secondaire présente un point milieu La borne de sortie 30 du circuit générateur de tension de prépositionnement étant connectée à celui-ci. De manière avantageuse, l'amplificateur opérationnel 1 est constitué par un amplificateur opérationnel fabriqué et distribué sous la référence LF 357 par la Société RTC en France. En outre, le générateur 3 de tension de prépositionnement est constitué par un module régulateur 31. Ce module régulateur peut également être constitué par un module fabriqué et distribué sous la référence LM 317 par la Société NATIONAL SEMICONDUCTORS. Ainsi qu'on le remarquera en outre en figure 2, la borne de sortie 30 du générateur de tension de prépositionnement 3 est reliée à la borne positive de l'amplificateur opérationnel par l'intermédiaire d'une résistance R4 de compensation de courant d'offset de l'amplificateur. De la même manière, le filtre de boucle R1, Cl est relié à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 1 par l'intermédiaire d'une résistance de compensation du courant d'offset de l'amplificateur opérationnel. Le point de connexion entre la borne de sortie du générateur de tension de prépositionnement 3 et l'enroulement secondaire du premier transformateur 21 comprend des moyens 24 de découplage à la masse de ce point, constitués par exemple par un condensateur électrochimique connecté en parallèle avec un condensateur à film plastique. Le fonctionnement du circuit, objet de l'invention, est le suivant. L'amplificateur 1 étant utilisé en monoalimentation, la tension de prépositionnement agit comme une tension continue de décalage sur les deux entrées positive et négative de l'amplificateur opérationnel 1. Cette tension est fournie par le module régulateur 31 constituant le générateur 3 de tension de prépositionnement. De préférence, elle est bien entendu ajustée à une valeur Vp telle que précédemment mentionnée égale à Vcc 2 Cette tension est ainsi appliquée selon la configuration du circuit représenté en figure 2, d'une part, sur l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel à travers la résistance R4 de compensation d'offset et, d'autre part, sur l'entrée négative à travers les secondaires des transformateurs et le pont de diodes du mélangeur puis les résistances du filtre de boucle et la résistance de compensation d'offset R2.Aucun courant continu ne pouvant circuler dans les résistances précitées, mis à part le courant d'offset de l'amplificateur opérationnel, la tension sur les entrées positive et négative de celui-ci est identique et, de manière particulièrement avantageuse, les diodes D1, D2, D3 et D4 ne peuvent en aucun cas être prépolarisées. En conséquence, le fonctionnement du mélangeur 2 n'est donc pas perturbé et seul le signal appliqué sur l'entrée du premier transformateur 21, c'est-à-dire le signal de référence OL, assure la polarisation des diodes. Les condensateurs électrochimiques et à film plastique constituent les moyens de découplage 24, le condensateur électrochimique étant par exemple un condensateur au tantale de valeur dix CIF et le condensateur à film plastique à condensateur de valeur dix nF sont de préférence reliés au plus près du point milieu du secondaire du transformateur 21 et assurent ainsi une mise à la masse de ce point vis-à-vis des signaux haute fréquence appliqués sur les entrées du mélangeur et basse fréquence issus de ce mélangeur. En ce qui concerne le générateur de tension de décalage ou de prépositionnement 3, le module régulateur LM 317 comporte, ainsi que représenté en figure 2, une résistance d'ajustage R6 découplée également par un condensateur électrochimique et un condensateur à film plastique de valeur identique à celle déjà mentionnée précédemment, respectivement, et constituant un moyen de decouplage 32. Ce moyen de découplage 32 contribue ainsi à diminuer le bruit introduit par la tension de décalage dans la réponse du système. On a ainsi décrit un circuit équilibré d'asservissement en phase d'un signal radiofréquence à un signal de référence particulièrement performant dans la mesure où la symétrie et l'équilibre du circuit mélangeur utilisé étant conservés, on a cependant réalisé un circuit comportant un système d'amplification simplifié dans lequel le nombre des composants utilisés est particulièrement réduit. REVENDICATIONS 1. Circuit équilibré d'asservissement en phase d'un signal radiofréquence (FR) à un signal de référence (OL) comprenant un amplificateur opérationnel (1) à tension d'alimentation unipolaire dont l'entrée, négative, est reliée d'une part, à la sortie de ce dernier par l'intermédiaire d'un circuit de réaction (R3, C2) et, d'autre part, à un circuit mélangeur (2) du signal de référence (OL) et du signal radiofréquence (RF), ledit circuit mélangeur (2) comportant un premier transformateur (21) dont l'enroulement primaire reçoit ledit signal de référence (OL), un pont redresseur à diodes (22) dont une première diagonale est connectée à l'enroulement secondaire dudit premier transformateur (21), un deuxième transformateur (23) dont l'enroulement primaire reçoit le signal radiofréquence (RF) et dont l'enroulement secondaire, à point milieu, est connecté à ladite deuxième diagonale dudit pont redresseur (22), ledit point milieu dudit enroulement secondaire dudit deuxième transformateur (23) étant connecté par l'intermédiaire d'un filtre de boucle (R1, C1) à ladite entrée négative dudit amplificateur opérationnel, caractérisé en ce que ledit circuit comporte en outre un générateur (3) de tension de préposition délivrant à ladite entrée positive et à ladite entrée négative de l'amplificateur opérationnel (1) une tension de prépositionnement de même valeur, ledit générateur (3) comportant une borne de sortie (30) délivrant ladite tension de prépositionnement connectée d'une part, à ladite borne positive dudit amplificateur opérationnel (1) et, d'autre part, à l'enroulement secondaire dudit premier transformateur (21). 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tension de prépositionnement Vp a pour valeur Vp = 1 Vcc 2 où Vcc représente la tension d'alimentation unipolaire Vcc de l'amplificateur opérationnel (1). 3. Circuit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier transformateur (21) est un transformateur dont l'enroulement secondaire présente un point milieu, la borne de sortie (30) dudit circuit générateur de tension de prépositionnement étant connectée audit point milieu 4. Circuit selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit générateur (3) de tension de prépositionnement est constitué par un module régulateur (31). 5. Circuit selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la borne de sortie (30) dudit générateur de tension de prépositionnement est reliée à la borne positive dudit amplificateur opérationnel par l'intermédiaire d'une résistance (R4) de compensation de courant d'offset de l'amplificateur. 6. Circuit selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit filtre de boucle (R1, Cl) est relié à l'entrée négative dudit amplificateur opérationnel (1) par l'intermédiaire d'une résistance (R2) de compensation du courant d'offset de l'amplificateur opérationnel. 7. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le point de connexion entre la borne de sortie dudit générateur de tension de prépositionnement et ledit enroulement secondaire dudit premier transformateur comprend des moyens (24) de découplage à la masse dudit point. 8. Oscillateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens (24) de découplage comprennent un condensateur électrochimique connecté en parallèle avec un condensateur à film plastique.