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Physical
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74 L
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de 4,7 kiloohms
(1)
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de 39 picofarads
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6,9 M
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de 22 kiloohms
(1)
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de 3,3 kiloohms
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de 1 microfarad
(1)
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10 M
(1)
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Gene Or Protein
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Etre
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DANS
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Fre
(2)
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CES
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Est A
(1)
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ENP
(1)
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Disease
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Bruit
(2)
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Molecule
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DCBA
(1)
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RCO
(1)
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Company Reg No.
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bas 107
(1)
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Organism
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precis
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510287A1
Family ID 4548185
Probable Assignee Thomson Csf
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title SYNTHETISEUR DE FREQUENCE A LARGE BANDE RELATIVE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES SYNTHETISEURS DE FREQUENCE A LARGE BANDE
RELATIVE.
ELLE CONSISTE DANS UN SYNTHETISEUR COMPORTANT UNE SIMPLE BOUCLE DE
PHASE A PREVOIR UNE SEPARATION EN DEUX ETAGES 108, 109 DU DIVISEUR DE
FREQUENCE INSERE ENTRE L'OSCILLATEUR COMMANDE EN TENSION 101 ET LE
COMPARATEUR DE PHASE 103. LA FREQUENCE SYNTHETISEE EST PRISE SUR LA
LIAISON ENTRE CES DEUX ETAGES, CE QUI PERMET D'OBTENIR UNE GAMME DE
FREQUENCE S'ETENDANT SUR UNE LARGE BANDE AVEC UN OSCILLATEUR COMMANDE
EN TENSION AYANT LUI-MEME UNE LARGEUR DE BANDE RELATIVE FAIBLE.
ELLE PERMET DANS UN RESEAU NUMERIQUE DE GENERER LES 32 SIGNAUX DE
SYNCHRONISATION MULTIPLES DE LA FREQUENCE DE REFERENCE DE 64KHZ.
Description
_________________________________________________________________
A
SYNTHETISEUR DE FREQUENCE A LARGE BANDE RELATIVE
La presente invention concerne les synthetiseurs de frequence a large
bande relative qui permettent de generer une frequence choisie parmi
un jeu de frequences s'etendant sur une tres large gamme avec la
precision et la stabilite d'une frequence pilote de reference. Le
schema de base d'un tel synthetiseur de frequence est represente sur
la figure 1 La frequence desiree FS est obtenue a partir d'un
oscillateur 101 commande par une tension, du type dit VCO Cette
frequence est appliquee a un diviseur 102 dont le rapport de division
peut etre fixe a une valeur variable selon la frequence a obtenir Le
signal en sortie de ce diviseur est a une frequence proche de la
frequence d'un* signal de reference FR tres precis et tres stable
Cette precision et cette stabilite sont relativement aisees a obtenir
puisque ce signal est constant quelle que soit la frequence du signal
FS a obtenir Le signal en sortie du diviseur 102 et le signal de
reference FR sont tous deux appliques a un comparateur de phase 103
qui delivre une tension de sortie Celle-ci est fonction de l'ecart de
frequence entre les deux signaux appliques a ses entrees avant
l'accrochage, puis lorsque la boucle de phase est accrochee
sensiblement proportionnelle a l'ecart de phase entre ces deux
signaux.
Cette tension de sortie est appliquee sur un filtre 104 qui permet de
stabiliser la reponse de la boucle, puis en sortie de ce filtre a un
amplificateur 105 qui l'amplifie a un niveau convenable pour attaquer
l'oscillateur 101 Ce bouclage se fait en retroaction de telle maniere
que la tension d'erreur fournie par le comparateur de phase 103 tende
a ramener la frequence du signal delivre par l'oscillateur 101 a une
valeur telle que, apres division dans le diviseur 102, la frequence du
signal en sortie de celui-ci soit egale a la frequence du signal de
reference FR.
Lorsque l'accrochage en frequence est realise, le systeme se stabilise
pour maintenir un ecart de phase sensiblement constant entre le signal
FS et le signal FR de maniere a ce qu'il reste accroche.
Ce dispositif permet d'obtenir un jeu de frequences discretes ayant la
meme precision et la meme stabilite que le signal pilote FR et
comprises entre une valeur minimum et une valeur maximum Ces deux
valeurs sont determinees par les possibilites de programmation du
diviseur 102 d'une part et par l'excursion maximale de l'oscillateur
101 d'autre part On sait qu'il est sinon difficile tout au moins
complexe de realiser un oscillateur commande en tension sur une bande
relative relativement large Les oscillateurs les plus performants a
cet ecart sont les multivibrateurs mais la qualite du signal qu'ils
delivrent, notamment sa purete spectrale, est relativement mediocre
Meme avec un tel multivibrateur on est rapidement amene, des que l'on
desire elargir la bande de frequence voulue, a employer des
dispositifs permettant de commuter un certain nombre d'organes tels
que des capacites, et le circuit devient alors tres complexe Par
ailleurs si le rang de division doit varier dans un rapport superieur
a deux, le circuit d'asservissement en phase devient delicat a
realiser pour des questions de stabilite.
Pour ces raisons il est usuel, lorsque Pon desire une large bande
relative, de realiser tout d'abord une synthese dans une bande
relative etroite mais en haute frequence, et de transposer le signal
ainsi obtenu en frequence basse L'excursion etant constante et la
frequence finale plus basse, la largeur de bande relative est
augmentee d'autant.
La figure 2 represente le schema d'un synthetiseur mettant en oeuvre
un tel procede On trouve dans ce schema tout d'abord une boucle de
phase tout a fait semblable a celle de la figure 1, et qui delivre en
sortie d'un oscillateur commande en tension 101 un signal pouvant
varier dans une bande etroite autour d'une haute frequence Ce signal
est heterodyne dans un melangeur 106 avec un signal FH dont la
frequence permet d'obtenir par difference avec le signal fourni par
l'oscillateur 101 un signal de sortie a la frequence desiree Les
autres produits d'intermo- dulation sont elimines par un filtre
passe-bas 107 qui delivre le signal de sortie FS La precision et la
stabilite du signal FH sont du meme ordre que celles du signal FR; ces
deux signaux pouvant d'ailleurs etre obtenus a partir d'une meme
source par exemple par des divisions differentes d'une source haute
frequence.
Si ce dispositif est moins delicat et presente de meilleures perfor-
mances que celui o l'on emploie un oscillateur accordable sur une
large bande, il reste neanmoins complique, notamment a cause de
l'emploi d'un filtre passe-bas tel que 107 dont les performances
doivent etre grandes.
Par ailleurs la transposition entraine une degradation du bruit de
phase et, dans le cas o le signal de sortie est employe pour
synchroniser une transmission de donnees numeriques, une erreur de
synchronisation qui n'est pas constante dans la gamme de frequences
obtenue. Pour pallier ces inconvenients, l'invention propose un
synthetiseur de frequence a large bande relative, du type comprenant
un oscillateur commande en tension, un diviseur pour diviser par un
nombre entier la frequence du signal fourni par l'oscillateur, un
comparateur de phase pour comparer le signal delivre par le diviseur a
un signal pilote de frequence constante et delivrer un signal d'erreur
mesurant l'ecart de frequence et de phase entre les signaux compares,
et des moyens pour commander l'oscillateur par ce signal d'erreur,
principalement caracterise en ce que le diviseur comprend au moins
deux etages et que le signal synthetise est obtenu sur la liaison
entre ces deux etages.
D'autres particularites et avantages de l'invention apparaitront
clairement dans la description suivante faite en regard des figures
annexees qui representent: la figure 1, le schema de base d'un
synthetiseur; la figure 2, le schema d'un synthetiseur a heterodynage;
la figure 3, le schema d'un synthetiseur selon l'invention; la figure
4, le schema de realisation d'un synthetiseur tel que celui de la
figure 3.
Le schema de principe d'un synthetiseur selon l'invention, qui est
represente sur la figure 3, est tres semblable au schema de base des
synthetiseurs dont le schema est represente sur la figure 1 La
difference essentielle consiste en ce que le diviseur 102 de la figure
1 est remplace dans la boucle de phase par deux diviseurs distincts
108 et 109 places en serie Le signal de sortie FS a la frequence
desiree est pris a la sortie du premier diviseur 108.
Dans ces conditions si NI est le rang de division du premier diviseur
108, et N 2 le rang de division du deuxieme diviseur 109, la frequence
du signal de sortie FS sera egale au produit de la frequence du signal
pilote FR par N 2 a la condition que le produit de la frequence de FS
par NI soit
- 4 - situe dans la bande d'accord de l'oscillateur 101 Comme on peut
jouer sur les rangs de division des deux diviseurs 108 et 109 on
obtient avec une faible bande d'accord de l'oscillateur 101 une gamme
beaucoup plus large de frequences synthetisables.
Si les rangs de division de ces deux diviseurs peuvent tous deux
descendre jusqu'a une valeur 1, on voit que la plus faible frequence
qui est synthetisable est FR et que la plus haute frequence
synthetisable est le plus grand multiple entier de FR compris dans la
bande d'accord de l'oscillateur. En fait dans ces conditions, des que
cette bande d'accord descend en dessous d'une valeur relative, definie
comme etant le rapport de la bande d'accord a la frequence minimale,
de cent pour cent, on constate que les frequences superieures se
groupent par paquets de frequences separees de la valeur de FR; ces
paquets etant eux-memes separes par des trous a chaque changement de
division du premier diviseur 108 Lorsque ce rang de division atteint
une valeur entiere NO definie par la formule: 1 Fmax Fmin min
l'echelle des frequences alors obtenue est continue a partir d'une
fre- quence determinee par le plus grand multiple de FR compris dans
la bande d'accord de l'oscillateur divisee par NO Ceci defini la gamme
de fre- quences synthetisables presentant effectivement un interet
pratique.
Une realisation pratique du schema theorique de la figure 3 est
representee sur la figure 4 Elle permet d'obtenir 32 signaux de
synchro- nisation correspondant a 32 frequences multiples d'une
frequence de reference de base FR de 64 k Hz Ce generateur permet par
exemple de synchroniser 32 debits distincts sur un reseau numerique.
L'oscillateur commande en tension est un multivibrateur du type 745124
accorde par un potentiometre exterieur de 4,7 kiloohms et une capacite
exterieure de 39 picofarads pour osciller librement a environ 6,9 M
Hz. Le signal de sortie de ce multivibrateur est applique a un
diviseur forme de deux circuits 402 et 403 du type 74 L 5163 connectes
en serie a l'aide notamment d'un amplificateur inverseur exterieur 404
du type 74 L 504 attaque par la sortie du circuit 403 et venant
commander les entrees LD des deux circuits 402 et 403 Les entrees ABCD
de chacun des circuits 402 et 403 sont connectees en parallele a des
bornes DO a D 7 qui permettent par un jeu d'interrupteurs non
representes de programmer le rang de division du compteur forme par
les circuits 402 et 403 sur le nombre NI desire choisi entre 2 et 64.
Le signal obtenu en sortie du circuit 403 est applique a un etage
diviseur par 2 forme de la bascule 405 du type 74 L 574 connecte avec
le circuit OU-EXCLUSIF 406 du type 74 L 586 entre son entree et sa
sortie.
Le signal FS desire est obtenu sur la sortie Q du circuit 405.
Le signal en sortie du premier diviseur est egalement applique a un
second diviseur forme des circuits 407 et 408 du type 74 L 5163
connectes en serie a l'aide d'un amplificateur inverseur 409 du type
74 L 504 Les entrees DCBA du circuit 408 et A du circuit 407 sont
reunies en parallele a un ensemble de bornes EO a E 4 qui permettent a
l'aide d'un ensemble d'interrupteurs non representes de programmer le
rang de division N 2 du deuxieme diviseur forme par ces circuits 407
et 408 de 1 a 32 Les entrees de programmation B a D du circuit 407 ne
sont pas utilisees et sont reunies a une source de tension positive
adequate.
La sortie du circuit 408 est reunie a un comparateur de phase 410 du
type MC 4044 par l'intermediaire d'un diviseur par 2 forme des
circuits 411 et 412 et identique a celui forme par les circuits 405 et
406.
Le signal pilote de reference est dans cette realisation a une
frequence de 2048 k Hz, parce qu'il correspond a un signal pilote
disponible dans l'equipement pour lequel le synthetiseur est adapte Ce
signal 64 FR est tout d'abord divise par 32 dans un diviseur forme
d'un circuit 413 du type 74 L 5163 connecte avec un amplificateur
inverseur 416 du type 74 L 504 connecte entre sa sortie RCO et son
entree LD Les entrees ABCD de programmation du circuit 413 ne sont pas
utilisees et sont reliees a la masse Les entrees ENT et ENP, non
utilisees, sont elles reliees a une source positive Le signal en
sortie de ce diviseur est applique au comparateur de phase 410 par
l'intermediaire d'un diviseur par 2 forme des circuits 414 et 415 et
identique au circuit forme des circuits
405 et 406.
Le signal d'erreur, provenant de la comparaison des deux signaux en
entree du comparateur de phase 410, est applique, par l'intermediaire
d'une resistance de 22 kiloohms, a l'entree inverseuse d'un
amplificateur differentiel de type TDB 156 dont l'entree non
inverseuse est reunie a la masse par une resistance de meme valeur La
tension d'erreur ainsi amplifiee obtenue en sortie de-l'amplificateur
417 est appliquee a l'entree de controle de frequence du
multivibrateur 401 Elle est egalement appliquee en retroaction sur
l'entree inverseuse de l'amplificateur 417 par une cellule de filtrage
formee d'une resistance de 3,3 kiloohms en serie avec un condensateur
de 1 microfarad.
Dans ces conditions le gain en boucle ouverte de la boucle d'asser
vissement de phase est suffisamment constant quelles que soient les
variations de rang de division ou des diviseurs dans la gamme desiree,
ce qui permet d'avoir un asservissement stable et un bruit de phase
minimum.
On peut ainsi obtenir les frequences multiples de 1 a 32, soit 5
octaves, de la frequence de reference FR a 64 k Hz Les valeurs
extremes que doit prendre le produit NI N 2, pour N 2 variant de 1 a
32 et FS de 64 k Hz a 2048 k Hz sont alors 78 (pour N 2 = 26, FS =
1664 k Hz, NI = 3) et 54 (pour N 2 = 27, FS = 1728 k Hz, NI = 2)
L'oscillateur devra donc etre capable de couvrir la plage de
frequences comprises entre 9984 k Hz et 6912 k Hz compte tenu de la
division par 2 dans le circuit 405/406 La variation de gain en boucle
ouverte est inferieure sur toute cette gamme a quatre decibels.
2 510287
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Synthetiseur de frequence a large bande relative, du type comprenant
un oscillateur commande en tension (101), un diviseur (102) pour
diviser par un nombre entier la frequence du signal fourni par
l'oscillateur, un comparateur de phase (103) pour comparer le signal
delivre par le diviseur a un signal pilote de frequence constante et
delivrer un signal d'erreur mesurant l'ecart de frequence et de phase
entre les signaux compares, et des moyens (104, 105) pour commander
l'oscil- lateur par ce signal d'erreur, caracterise en ce que le
diviseur comprend au moins deux etages (108, 109) et que le signal
synthetise est obtenu sur la liaison entre ces deux etages.
2 Synthetiseur selon la revendication 1, caracterise en ce que les
moyens de commande de l'oscillateur comprennent un filtre (104) et un
amplificateur (105) pour obtenir une tension de commande qui agisse en
contre-reaction sur l'oscillateur avec un gain en boucle ouverte de la
boucle d'asservissement de phase sensiblement constant sur toutes les
frequences delivrees par le synthetiseur.
3 Synthetiseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,
caracterise en ce qu'il comprend en outre des moyens (413-416) pour
obtenir par division le signal pilote a partir d'un autre signal
pilote a une frequence plus elevee.
4 Synthetiseur selon l'une quelconque des revendications 1 a 3,
caracterise en ce que la frequence de reference est sensiblement egale
a 64 k Hz et que le deuxieme etage du diviseur (407, 408) peut etre
programme pour un rang de division allant de 1 a 32; le synthetiseur
pouvant alors fournir les 32 premieres frequences multiples de 64 k Hz
s'etendant sur une gamme de 5 octaves. -Synthetiseur selon la
revendication 4, caracterise en ce que l'oscillateur (401) est
accordable entre 6,9 et 10 M Hz, et que le premier etage (402, 403) du
diviseur est programmable sur un rang de division allant de 2 a 40.
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