Brevet FR2670063A1 — publié le 19920605

DETECTEUR ANALOGIQUE FREQUENCE/PHASE ET SON UTILISATION DANS UNE BOUCLE A VERROUILLAGE DE PHASE L'invention concerne un détecteur du type analogique qui est utilisable dans le domaine des circuits de génération de signaux électriques à des fréquences déterminées, par exemple dans les radars et les synthétiseurs de fréquences. Un détecteur de phase sert à comparer la phase d'un premier signal électrique, fourni par exemple par un oscillateur à fréquence variable, à celle d'un deuxième signal électrique dit de référence, fourni par exemple par un oscillateur à fréquence stable, de manière a obtenir un signal électrique dont l'amplitude est caractéristique de l'écart de phase selon une loi connue Ce signal d'écart est ensuite utilisé pour modifier la fréquence et donc la phase du premier signal, par exemple en lappliquant à l'entrée de commande de Poscillateur à fréquence variable On a ainsi réalisé une boucle d'asservissement en phase du premier signal sur le deuxième signal. Cet asservissement en phase ne fonctionne que si l'écart de phase est inférieur à 360 , c'est-à-dire lorsque les deux signaux sont à la même fréquence, ce qui n'est pas en général le cas à la mise en marche Cela a pour conséquence que l'asservissement en phase doit être combiné avec un réglage sur la fréquence du détecteur de phase. L'invention concerne un détecteur fréquence/phase du type analogique qui est utilisable dans une boucle à verrouillage de phase dans le domaine des circuits de génération de signaux électriques à des fréquences déterminées par exemple dans les radars et les télécommunications et plus particulièrement dans les synthétiseurs de fréquence utilisant des "boucles de phase". Un détecteur de phase sert à comparer la phase relative entre le signal électrique issu par exemple d'un premier oscillateur à fréquence variable et celle d'un deuxième signal électrique dit de référence fourni par exemple par un oscillateur à fréquence fixe. Mis en oeuvre dans une boucle de phase, ce dispositif utilise la sortie du détecteur de phase convenablement amplifiée pour commander la fréquence de 'oscillateur variable. L'ensemble du dispositif comporte dans son fonctionnement deux phases bien connues: l une phase de ralliement en "fréquence" lorsque initia- lem ent les deux oscillateurs sont à des fréquences différentes. 2 une phase d'asservissement en phase dans laquelle les oscillateurs sont maintenus à la -même fréquence en utilisant la tension d'erreur fonction de la phase entre les deux oscillateurs pour commander Poscillateur variable. Selon certaines situations, la plage de ralliement en fréquence est réduite et limitée, généralement par la bande de la boucle de phase, ceci lorsque l'on utilise un simple détecteur de phase sans aide auxiliaire. Pour effectuer ce ralliement, il a été proposé différentes solu- tions Par exemple, associer à l'oscillateur variable un dispositif de recherche en fréquence dont l'effet est inhibé lorsque le verrouillage de la boucle d'asservissement en phase est réalisé Une telle solution présente l'inconvénient majeur de nécessiter un temps de recherche relativement long Une autre solution consiste à associer un détec- teur de fréquence et un détecteur de phase dont les signaux de sortie sont sommés en vidéofréquence; dans ce cas, le signal du détecteur de fréquence peut introduire un bruit dans le signal du détecteur de phase, ce qui risque de dégrader les performances de ce dernier. On a également proposé des dispositifs numériques qui ont le double comportement de détecteur de fréquence lorsqu'ils reçoivent des signaux de fréquences très différentes et de détecteur de phase lorsqu'ils reçoivent des signaux de même fréquence De tels dispo- sitifs ont par exemple été décrits dans la demande de brevet français N O 86 06860 déposée le 13 mai 1986 par la Demanderesse. Ces dispositifs présentent actuellement l'inconvénient majeur de ne fonctionner que dans une bande de fréquences de quelques dizaines de mégahertz. Un but de la présente invention est donc de réaliser un détecteur fréquence/phase du type analogique qui ne présente pas lesinconvénients ci-dessus mentionnés des dispositifs de part antérieur. Un autre but de la présente invention est de réaliser un détecteur fréquence/phase du type analogique qui fonctionne dans une large gamme de fréquences, y compris en hyperfréquence. L'invention se rapporte à un détecteur fréquence/phase du type analogique entre un premier signal électrique de référence à une fréquence fixe F O et un deuxième signal électrique à une fréquence variable FI qui comprend, de manière connue, un circuit diviseur auquel est appliqué le deuxième signal, un circuit de déphasage de 900 auquel est appliquée une partie du deuxième signal sortant du circuit diviseur, un circuit de déphasage en fonction de la fréquence auquel est appliquée l'autre partie du deuxième signal Le signal de sortie du déphaseur 90 est appliqué sur une entrée d'un circuit démodulateur de phase, l'autre entrée reçoit le signal élec- trique de sortie d'un sommateur Celui-ci reçoit d'une part le signal issu de la sortie du circuit de déphasage en fonction de la fréquence et d'autre part le premier signal à fréquence fixe Fo de référence. Le circuit démodulateur fournit alors un signal dont l'ampli- tude dépend: de l'écart de fréquence (Fl F 0) lorsqu'il existe et de Pécart de phase lorsque les deux signaux sont à la même fréquence F 0. Le circuit de déphasage en fonction de la fréquence est centré sur la fréquence F 0. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la description suivante d'un ensemble particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel de principe d'un détecteur de fréquence de principe connu; la figure 2 est un diagramme qui donne une allure de la courbe de variation de la tension de sortie VS du détecteur de fréquence de la figure I en fonction de la fréquence; la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un détecteur fré- quence/phase selon la présente invention, et la figure 4 est un diagramme qui donne une allure de la courbe de variation de la tension de sortie VIS en fonction de la fréquence du détecteur fréquence/phase selon la présente invention. Un détecteur de fréquence de l'art antérieur peut être repré- senté par le schéma fonctionnel de principe de la figure 1 Il comprend un circuit diviseur 1 à Pentrée duquel est appliqué un signal électrique VI de fréquence variable Fl et qui fournit sur ses deux sorties deux signaux V'l et V"I de même fréquence Fl Le signal V'1 est appliqué à un circuit de déphasage 2 introduisant un déphasage de 900 Le signal V"I est appliqué à un circuit 3 qui introduit un déphasage qui dépend de la fréquence Fl Plus préci- sément, le circuit 3 est, par exemple, un circuit résonant accordé sur une fréquence FO qui correspond à la fréquence centrale de la plage de variation en fréquence du signal V"l Lorsque ce circuit résonant est excité par un signal à une fréquence différente de FO, la phase du signal qui apparaît à ses bornes varie en fonction de l'écart de fréquence qui existe par rapport à FO mais sa fréquence reste égale à FI Les signaux de sortie des circuits 2 et 3 sont appliqués à un circuit démodulateur de phase 4 qui fournit alors un signal de sortie VS dont l'amplitude est une mesure de Pécart de fréquence qui existe entre F 1 et FO. Une allure de la courbe de variation 5 de lamplitude du signal VS en fonction de la fréquence F 1 est donnée par le diagramme de la figure 2. Pour réaliser un détecteur à fréquence/phase selon l'invention, il est proposé de modifier le schéma de la figure 1 pour introduire un circuit sommateur 6 (figure 3) qui reçoit, d'une part, le signal de sortie du circuit 3 et, d'autre part, un signal de référence VO ayant une fréquence fixe FO Ce circuit sommateur 5 fournit un signal de sortie V 2 qui est appliqué au circuit démodulateur 4 Le signal de sortie V'S du circuit démodulateur 4 est une mesure, à la fois, de l'écart entre les fréquences FI et F O et de l'écart de phase entre les signaux VO et VI à la fréquence F 0. La courbe 7 du diagramme de la figure 4 donne lallure de la courbe de variation de Pamplitude du signal de sortie V'S en fonction de la fréquence Il s'agit en fait de la courbe 5 de la figure 2, en ce qui concerne la valeur moyenne, mais qui présente des oscillations autour de cette valeur moyenne Ces oscillations correspondent au signal V 2 qui résulte de l'addition vectorielle d'un signal à la fréquence FI et d'un signal VO à la fréquence F 0, c'est-à-dire que le signal V 2 est à la fréquence de battement FI F O Cette fréquence de battement est relativement élevée aux extrémités de la courbe de réponse et diminue au fur et à mesure que FI se rapproche de F 0. Lorsque le détecteur, qui vient d'être décrit, est utilisé dans une boucle d'asservissement ou de verrouillage en phase entre les signaux Vi et VO, il fonctionne d'abord en détecteur ou discrimi- nateur de fréquence de manière à amener le signal VI à la fréquence F 0, puis en détecteur de phase pour asservir la phase de VI à celle de VO C'est ce mode de fonctionnement qui a conduit à présenter ce dispositif comme un détecteur fréquence/phase. Les différents éléments constituent le détecteur fréquence/- phase sont bien connus de l'homme de métier et ne seront pas décrits de manière plus détaillée. REVENDICATIONS I Détecteur fréquence/phase du type analogique entre un premier signal électrique de référence (VO) à une première fré- quence fixe (FO) et un deuxième signal électrique (VI) à une deuxième fréquence variable (Fl) qui comprend un circuit diviseur ( 1) auquel est appliqué le deuxième signal (Vl), un circuit de déphasage de 900 ( 2) auquel est appliqué une partie du deuxième signal (VI) sortent du circuit diviseur ( 1), un circuit de déphasage en fonction de la fréquence ( 3) auquel est appliquée l'autre partie du deuxième signal (VI) et un circuit démodulateur auquel sont appli- qués les signaux de sortie des circuits de déphasage ( 2, 3), caracté- risé en ce qu'il comprend, en outre, un circuit sommateur ( 6) auquel sont appliqués le premier signal électrique de référence (VO) et le signal de sortie du circuit de déphasage en fonction de la fréquence ( 3), ledit circuit sommateur ( 6) fournissant un signal qui est appliqué au circuit démodulateur ( 6). 2 Détecteur fréquence/phase selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le circuit de déphasage en fonction de la fréquence ( 2) est centré sur la fréquence (FO) du premier signal électrique de référence (VO). 3 Boucle à verrouillage de phase utilisant un détecteur fréquence/phase selon Pune des revendications I et 2.