FR2521368A1

FR2521368A1 - Modulateur de frequence lineaire pour un radio-altimetre a onde entretenue modulee en frequence

Info

Publication number: FR2521368A1
Application number: FR8302213A
Authority: FR
Inventors: Constantinos Sidney Kyriakos
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1982-02-11
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1983-08-12
Also published as: JPH0259644B2; US4468638A; CA1180069A; FR2521368B1; JPS58147206A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MODULATEUR DE FREQUENCE LINEAIRE POUR UN OSCILLATEUR HYPERFREQUENCE ACCORDE AU MOYEN D'UN VARACTOR ET UTILISE DANS UN RADIO-ALTIMETRE A ONDE ENTRETENUE MODULEE EN FREQUENCE. L'ONDE TRIANGULAIRE PRODUITE PAR UN GENERATEUR 19, 22, 23 EST CONVERTIE PAR UN GENERATEUR DE FONCTION NON LINEAIRE 28 EN L'ONDE NON LINEAIRE REQUISE POUR POLARISER LE VARACTOR 24 D'UNE MANIERE QUI ASSURE UNE MODULATION DE FREQUENCE LINEAIRE DE L'OSCILLATEUR. LES VARIATIONS DE LA PERIODE D'UN SIGNAL D'ECHANTILLONNAGE PRODUIT AU MOYEN D'UNE LIGNE A RETARD 29 SONT MESUREES PAR UN PERIODE-METRE 32 A DES TEMPS CORRESPONDANT AU SIGNAL DE SORTIE BASSE FREQUENCE ET HAUTE FREQUENCE DE L'OSCILLATEUR ET LES SIGNAUX D'ERREUR RESULTANTS SONT UTILISES POUR COMMANDER LE GENERATEUR DE FONCTION DE FACON A MODIFIER, EN BOUCLE FERMEE, LE SIGNAL DE POLARISATION DU VARACTOR DANS LES PARTIES DE CE SIGNAL QUI CORRESPONDENT RESPECTIVEMENT AUX PARTIES BASSE ET HAUTE FREQUENCE DU SIGNAL DE SORTIE DE L'OSCILLATEUR.

Description

-A 2521368

MMDULATEUR DE FREQUENCE LINEAIRE POUR UN RADIO-ALTIMETRE A ONDE

ENTRETENUE MODULEE EN FREQUENCE

La présente invention se rapporte à une commande de mo-

dulation linéaire pour moduler en fréquence un oscillateur à

onde entretenue utilisé dans un radio-altimètre à onde entre-

tenue modulée en fréquence.

Les radio-altimètres à onde entretenue modulée en fré- quence sont un type bien connu d'instrument servant à fournir

une indication de la hauteur d'un avion au-dessus du terrain.

Dans de tels instruments, une onde radio continue dont la fré-

quence varie linéairement en fonction du temps est émise par l'avion vers le sol Les réflexions par le sol de l'onde émise sont reçues par l'avion et sont mélangées à l'onde qui est

alors émise pour produire une fréquence de différence Le re-

tard entre l'émission d'une phase particulière quelconque de

l'onde et la réception de la réflexion de cette phase est pro-

portionnel à la hauteur de l'avion au-dessus du sol Du fait de la relation linéaire entre la fréquence de l'onde émise et le temps, la différence entre les fréquences des ondes émise

et reçue est directement proportionnelle à la hauteur de l'a-

vion L'instrument fournit une indication de l'altitude de l'avion en mesurant la fréquence du signal de fréquence de différence.

On comprendra que la précision de l'indication d'alti-

tude par un tel instrument dépend directement de la linéarité

de la variation de la fréquence émise en fonction du temps.

Dans les radio-altimètres de la technique antérieure, comme décrit, par exemple, dans le brevet-US no 3 341 849 aux noms de Cordry et autres, la modulation de fréquence linéaire de

l'émetteur par une onde de modulation triangulaire est effec-

tuée d'une manière relativement simple et directe en modulant en fréquence un oscillateur fonctionnant dans la bande des

très hautes fréquences et en multipliant la fréquence de l'os-

cillateur pour atteindre la région des hyperfréquences (micro-

ondes). Le brevet Cordry et autres reconnaît l'importance de maintenir la linéarité de la caractéristique de modulation

de l'émetteur et il prévoit, à cette fin, des moyens compor-

tant une ligne à retard fixe pour régler la pente moyenne de

l'onde de modulation.

Des transistors capables de fonctionner aux hyperfré-

quences sont maintenant disponibles Des simplifications importantes des circuits émetteurs et une amélioration du

rendement sont rendues possibles par de tels transistors.

Cependant, il s'est avéré difficile de moduler linéairement en fréquence des oscillateurs hyperfréquence à transistors par les moyens les plus directs qui consistent à incorporer une réactance variable en fonction de la tension (varactor) dans le circuit d'accord de l'oscillateur La fréquence de

1 'oscillateur en fonction d'une réactance de circuit accor-

dée est logarithmique et la réactance du varactor en fonction

de la tension de polarisation est également logarithmique.

Le résultat composite de ces fonctions est une caractéristique de la fréquence par rapport à la tension qui est fortement

non linéaire.

Un moyen évident pour moduler linéairement en fréquence

un oscillateur ayant une caractéristique de fréquence par rap-

port à la tension de modulation non linéaire est d'appliquer à l'oscillateurau lieu d'une tension de modulation linéaire, une tension de modulation non linéaire qui est une fonction inverse de la caractéristique de fréquence par rapport à la tension de l'oscillateur Les difficultés rencontrées pour

utiliser une telle technique sont dues au fait que la fonc-

tion de la réactance par rapport à la tension des varactors est fortement dépendante de la température et qu'il existe

des variations importantes dans les caractéristiques des va-

ractors du fait des tolérances de fabrication Les moyens antérieurement décrits par Cordry et autres pour régler la

pente moyenne de la forme d'onde de modulation sont inappro-

priés pour compenser les erreurs qui se produisent dans un système qui nécessite l'emploi d'une tension non linéaire de commande de la fréquence de l'oscillateur pour produire une

caractéristique linéaire de la fréquence par rapport au-temps.

La raison d'une telle insuffisance réside en ce que,pour main-

tenir une modulation de fréquence linéaire avec une fonction de commande non linéaire, il peut être nécessaire de régler la fonction de commande non linéaire dans un sens pendant une partie de la fonction et de'la régler dans le sens opposé

pendant la partie restante de la fonction.

L'un-des buts de la présente invention est de réaliser

des moyens de modulation de fréquence linéaire pour un oscil-

lateur fonctionnant dans la gamme des hyperfréquences.

Un autre but de l'invention est de réaliser un modula-

teur de fréquences pour un oscillateur hyperfréquence à tran-

sistors qui comporte un varactor dans son circuit d'accord.

On change linéairement la fréquence de l'oscillateur en-modi-

fiant la polarisation appliquée au varactor conformément au signal de sortie d'un générateur de fonction non linéaire Le générateur de fonction non linéaire est conçu pour recevoir un signal d'entrée linéaire et pour le modifier de façon à produire la fonction non linéaire particulière requise par la caractéristique de fréquence de l'oscillateur par rapport à la polarisation du varactor pour produire une modulation

de fréquence linéaire On déterminer la linéarité de la modu-

lation en mesurant la différence entre les valeurs moyennes

à court terme et à long terme de la période d'un signal d'é-

talonnage, signal d'étalonnage que l'on obtient en mélangeant

le signal de sortie direct avec le signal de sortie de l'os-

cilla Leur soumis à un retard fixe La différence entre les

valeurs moyennes à court terme et à long terme du signal d'é-

talonnage est échantillonnée pendant un temps au cours duquel la fréquence de l'oscillateur est à une valeur inférieure et pendant un temps au cours duquel la fréquence de l'oscillateur est à une valeur supérieureet les échantillons sont utilisés

pour commander séparément les circuits du générateur de fonc-

tion non linéaire qui servent à engendrer les parties du si-

gnal de sortie de ce dernier qui correspondent respectivement aux signaux de sortie à fréquence inférieure et à fréquence

supérieure de l'oscillateur La commande des circuits du géné-

rateur de fonction non linéaire est appliquée dans un tel sens qu'elle réduit la différence entre les valeurs moyennes

à court terme et à long terme du signal d'étalonnage,effec-

tuant ainsi une commande en boucle fermée de la linéarité de

la modulation de fréquence de l'oscillateur.

D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront

à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen

des dessins annexés dans lesquels: la Fig 1 est un schéma-bloc fonctionnel simplifié d'un radio-altimètre à onde entretenue modulée en fréquence mettant en oeuvre l'invention; la Fig 2 est un graphique montrant la caractéristique non linéaire de la fréquence par rapport à la polarisation du varactor d'un oscillateur hyperfréquence à transistors et montrant le signal de sortie non linéaire que doit produire

le générateur de fonction utilisé dans l'invention afin d'ob-

tenir la modulation de fréquence linéaire;

la Fig 3 est une représentation schématique du période-

mètre et des moyens d'échantillonnage qui servent à commander

le générateur de fonction non linéaire utilisé dans la pré-

sente invention;

la Fig 4 A est un diagramme des temps utilisé pour ex-

pliquer le fonctionnement du période-mètre du circuit de la Fig 3; la Fig 4 B est un diagramme des temps qui montre les conditions qui existent dans le circuit de la Fig 3 lorsque la fréquence de l'oscillateur du système est inférieure à la valeur requise pour une modulation de fréquence linéaire; la Fig 4 C est un diagramme des temps semblable à celui de la Fig 4 B mais qui correspond au cas o la fréquence de

l'oscillateur est supérieure à la valeur requise pour une mo-

adulation de fréquence linéaire;

la Fig 5 est un diagramme des temps utilisé pour ex-

pliquer le fonctionnement des moyens d'échantillonnage du circuit de la Fig 3; et la Fig 6 est un schéma du générateur de fonction non linéaire et de l'oscillateur hyperfréquence utilisé dans l'invention. On se référera maintenant à la Fig 1 qui représente un schéma-bloc simplifié d'un radio-altimètre du type à onde entretenue modulée en fréquence qui comporte un oscillateur hydrperfréquence 10 qui émet vers le sl, au moyen d'une antenne 11,un signal qui est modulé en fréquence La fréquence

du signal émis varie linéairement par rapport au temps confor-

mément à une onde de modulation triangulaire Les réflexions par le sol du signal émis sont reçues par une antenne 12 puis mélangées dans un mélangeur 13 avec une partie du signal sor-

tant, obtenu par l'intermédiaire d'un coupleur 14,pour pro-

duire un signal de fréquence de différence Fd à la sortie d'un récepteur 15 Tous les éléments ci-dessus décrits sont

des éléments bien connus des radio-altimètres de ce type.

Comme il est également déjà connu, le-signal de fréquence de différence, qui est directement proportionnel à la hauteur de l'avion au-dessus du sol, a tendance à être erroné du fait des discontinuités qu'il présente et qui se produisent aux

moments qui correspondent aux crêtes de l'onde de modulation.

Dans la demande de brevet français déposée le 9 août

1982 au nom de la demanderesse sous le numéro 82/13848 et in-

titulée "Radio-altimètres àmodulation de fréquence et à onde

entretenue perfectionnés",on a décrit des moyens pour élimi-

ner les erreurs précitées dans l'indication de hauteur de

l'altimètre Sommairement, le signal de fréquence est inter-

rompu par une porte 16 de signal aux moments qui correspondent aux crêtes de la forme d'onde de modulation Les données

transmises par la porte 16 de signal pendant les parties liné-

aires de la forme d'onde de modulation sont traitées par un microprocesseur 17 pour produire un affichage de l'altitude

de l'avion sur un indicateur d'altitude 18.

La forme d'onde triangulaire qui commande la modulation de la fréquence de l'oscillateur 10 est engendrée par une

horloge 19, un compteur progressif/régressif 22 et un conver-

tisseur 23 de numérique en analogique Le compteur progressif/ régressif 22, commençant à un compte de zéro, accumule un compte d'impulsions d'horloge de l'horloge 19 jusqu'à ce qu'un

compte maximal soit atteint Ensuite, le compteur 22 s'in-

verse et décrémente le compte qui y est accumulé à chaque im-

pulsion d'horloge jusqu'à ce qu'un compte de zéro soit atteint

à la suitede quoi le cycle du compteur 22 est répété Le con-

vertisseur 23 de numérique en analogique fournit un signal de sortie analogique continu de la somme instantanée contenue

dans le compteur 22,produisant ainsi une forme d'onde trian-

gulaire qui varie linéairement par rapport au temps.

La modulation de la fréquence de l'oscillateur 10 est effectuée en appliquant une tension de polarisation de com-

mande à un varactor 24 qui fait partie du réseau de détermina-

tion de fréquence de l'oscillateur 10 La capacité du varac-

tor 24 ne varie pas linéairement par rapport à la polarisa-

tion de commande Lorsqu'un varactor est incorporé au circuit d'accord de l'oscillateur 10, la fréquence de l'oscillateur varie par rapport à la tension de polarisation du varactor approximativement de la manière représentée par la courbe 25

représentée sur la Fig 2 Cependant, pour produire des indi-

cations exactes de l'altitude, la fréquence de l'oscillateur doit varier linéairement par rapport au signal de tension de sortie du convertisseur 23,comme représenté par une ligne 26

de la Fig 2 La fréquence requise de l'oscillateur est en-

gendrée en modifiant le signal de sortie linéaire du conver-

tisseur 23 dans un générateur de fonction non linéaire 28

(Fig 1).

La courbe 27 est un tracé du signal de tension de sortie de polarisation du varactor produit par le générateur de

fonction 28 par rapport au signal de tension de sortie de mo-

dulation linéaire émis par le convertisseur 23 Ce tracé est dérivé de la ligne 26 et de la courbe 25 pour montrer la forme de la fonction non linéaire que doit produire le générateur

28 afin de produire une modulation de fréquence de l'oscilla-

teur 10 qui varie linéairement par rapport au temps en confor-

mité avec le signal de sortie du convertisseur 23.

Si la caractéristique de fréquence par rapport à la po-

larisation du varactor de l'oscillateur ne variait pas en fonction des tolérances de fabrication et ne variait pas en fonction des conditions du milieu environnant, en particulier de la température, la seule mesure nécessaire pour assurer

une modulation de fréquence linéaire d'un oscillateur hyper-

fréquence commandé par un varactor serait d'adapter une fonc-

tion non linéaire spécifique, telle que la courbe 27,à la ca-

ractéristique spécifique du varactor représentée parla courbe Cependant, la caractéristique du varactor varie en fait d'une manière très importante en fonction des tolérances de fabrication et en fonction de la température et, ainsi, même si la fonction 27 était conçue pour compenser la non-linéari- té de la caractéristique 25 d'un varactor particulier, mesurée à une température spécifique, une modulation linéaire de la fréquence ne serait pas obtenue à une température quelconque autre que la température d'étalonnage On décrira maintenant

sommairement, en se référant à nouveau à la Fig 1, des

moyens en boucle fermée utilisés pour commander le signal de

sortie du générateur de fonction.

La hauteur de l'avion est donnée par la solution de l'équation: Fd'C H = d ( 1) (â) dans laquelle H = altitude (mètres) Fd= fréquence de différence (Hz) C = vitesse de la lumière ( m /s) d F Tt= rythme de variation de la fréquence de l'émetteur (pente) (Hz/s) Dans un mode de réalisation spécifique de l'invention, la fréquence de l'émetteur varie entre 4235 M Hz et 4365 M Hz

en conformité avec une onde triangulaire de 150 Hz Par con-

séquent, d F/dt = 3,94 x 1010 et C = 2,987 x 108 m/s(approxi-

mativement) de sorte que l'équation ( 1) est ramenée à H = Fd/264 mètres à condition que la pente de modulation

reste constante.

Une ligne à retard 29 ayant une longueur fixe de 91 m reçoit une partie de l'onde émise du coupleur 14 La sortie

de la ligne à retard 29 est connectée à un mélangeur 31 au-

quel le signal de l'émetteur transmis par le coupleur 14 est également appliqué Le signal de différence de fréquence du mélangeur 31 devrait, si l'on applique l'équation ( 1),avoir

une fréquence de 24 k Hz Si la fréquence-de différence est su-

périeure ou inférieure à 24 k Hz, une erreur est présente dans

la caractéristique de modulation de l'émetteur.

La période du signal de fréquence de différence émis par le mélangeur 31 est mesurée par un période-mètre 32 et{ lorsque cette période s'écarter d'une valeur correspondant

à celle de 24 k Hz, un signal d'erreur est appliqué à un in-

têgrateur 33 lequel, à son tour, ajuste le gain du généra- teur de fonction 28 dans le sens approprié pour rétablir la

linéaritéde la caractéristique de modulation de l'oscilla-

teur 10.

Le période-mètre a été représenté de manière plus dé-

taillée sur la Fig 3 et on expliquera son fonctionnement en se référant aux Fig 4 A à 4 C Comme représenté sur les Fig.

3 et 4 auxquelles on se référera, un multivibrateur mono-

stable 34, ayant une période de 1,4 As est déclenché par

les fronts avant 35 des impulsions du signal de sortie d'éta-

lonnage du mélange 31 Le signal de sortie complémentaire Q du multivibrateur 34 commande un circuit d'échantillonnage et de maintien qui comporte un inverseur 36, un transistor à effet de champ 37 et un condensateur 38 Le signal de la sortie Q du multivibrateur 34 est appliqué à l'entrée A d'un multivibrateur monostable 39 qui, du fait que son entrée de

restauration (R) et son entrée B sont raccordées à la ten-

sion positive, est déclenché au front arrière des impul-

sions appliquées à l'entrée A Le signal de la sortie Q du multivibrateur 39 commande un circuit de mise à zéro qui comporte un inverseur 41 et un transistor à effet de champ 42 pour un circuit de charge qui comporte une résistance 43

et un condensateur 44 Le condensateur 44 se charge normale-

ment suivant la ligne 45 de la Fig 4 A Lorsque le transistor à effet de champ 42 est rendu conducteur par l'apparition

d'une impulsion de sens négatif à la sortie Q du multivibra-

teur 39, le condensateur 44 est déchargé à zéro et commence immédiatement à se recharger lorsque le transistor à effet de champ 42 redevient non conducteur Entre temps, le signal de la sortie Q du multivibrateur 34 a rendu le transistor à effet de champ 38 conducteur pour permettre le transfert au condensateur 38 de la charge du condensateur 44 qui existait immédiatement avant l'apparition du signal de la sortie Q du multivibrateur 39 La charge du condensateur 38 représentée par la région hachurée au-dessous de la ligne 45 de la Fig. 4 A est transmise par un amplificateur suiveur en tension 46

à un circuit d'établissement de moyenne 47 à résistance -

condensateur et à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur

différentiel 48 Le signal de sortie de valeur moyenne du cir-

cuit 47 est appliqué à l'entrée inverseuse de l'amplificateur

48 de sorte que le signal de sortie de ce dernier est la dif-

férence entre la valeur de crête de la tension emmagasinée dans le condensateur 38 et la valeur moyenne à long terme de

cette tension.

Sur la Fig 4 B qui représente le cas dans lequel la pente

de la caractéristique de modulation de l'émetteur est infé-

rieure à la valeur requise et sur la Fig 4 C qui représente le cas dans lequel la pente de la caractéristique de modulation de l'émetteur est supérieure à la valeur requise, on peut voir

que le signal de sortie de crête de l'amplificateur 46 s'é-

carte dans un sens positif de la valeur de crête moyenne à

long terme lorsque la caractéristique de modulation de l'é-

metteur est basse et s'écarte dansun sensnégatif de la valeurde crête moyenne lorsque la caractéristique de modulation de l'émetteur est haute Le signal de sortie de l'amplificateur

48 est échantillonné par des moyens que l'on décrira ulté-

rieurement pendant une partie de la caractéristique de l'é-

metteur située au-dessous du point A de la Fig 2 et pendant une partie de la caractéristique située au-dessus du point A. Les signaux de sortie échantillonnés de l'amplificateur sont

utilisés pour commander séparément le gain d'éléments du gé-

nérateur de fonction non linéaire 28 respectivement respon-

sablesde la génération des parties de la fonction non liné-

aire 27 (Fig 2) situées au-dessous et au-dessus du point A. Comme représenté sur les Fig 3 et 5 auxquelles on se

référera, un multivibrateur monostable 51 reçoit sur ses en-

trées un signal logique du compteur progressif/régressif 22 qui indique si le compteur est en train d' incrémenter le

compte qu'il contient (PRO) ou de décrémenter ce compte (REG).

Le signal de sortie d'une porte de comptage 52 est utilisé principalement pour commander la porte de signal 16 comme

décrit dans la demande de brevet français N O 82/13848 préci-

tée Le multivibrateur est déclenché par l'apparition des

fronts avant des signaux de la porte de comptage qui se pro-

duisent pendant la période de temps au cours de laquelle le

compteur 22 est dans la phase de comptage progressif Un mul-

tivibrateur monostable 53 reçoit sur ses entrées le signal Logique PPRO/REG du compteur et le signal de sortie de la porte de comptage 52 Le multivibrateur 53 se déclenche lors de l'apparition des fronts avant des signaux de sortie de la

porte 52 qui se produisent pendant la phase de comptage ré-

gressive du compteur 22.

Les périodes des signaux de sortie des multivibrateurs

51 et 53 ont chacune avantageusement une durée de 14 Es.

Lorsque le multivibrateur 51 est déclenché, le signal de sa

sortie complémentiare,inversé par un inverseur 54,rend conduc-

teur un transistor à effet de champ 55 pendant la période du signal de sortie du multivibrateur Une impulsion de durée fixe mais d'amplitude variable, selon le signal de sortie de différence de l'amplificateur 48 est ainsi appliquée à un intégrateur 56 Lorsque le multivibrateur 53 est déclenché,

le signal de sa sortie complémentaire, inversé par un inver-

seur 57,rend conducteur un transistor à effet de champ 58 pendant la période fixe du signal de sortie du multivibrateur

53 pour appliquer une impulsion, dont l'amplitude est fonc-

tion du signal de sortie de l'amplificateur 48, à un intégra-

teur 59 Le signal de sortie de l'intégrateur 56 qui apparait sur la ligne 61 est l'intégrale des échantillons des signaux de sortie prélevés à la sortie de l'amplificateur 48 pendant

la partie initiale de la phase de comptage progressif du comp-

teur 22 qui correspond à la partie de la fonction non liné-

aire 27 située au-dessous du point A de la Fig 2 Le signal de sortie de l'intégrateur qui apparait sur la ligne 62 est l'intégrale des échantillons des signaux de sortie prélevés à la sortie de l'amplificateur 48 pendant la partie initiale

de la phase de comptage régressif du compteur 22 qui corres-

pond à la partie de la fonction non linéaire 27 située au-

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dessus du point A de la Fig 2 Les signaux de sortie des lignes 61 et 62 commandent les gains d'éléments séparés du générateur de fonction non linéaire 28,comme on l'expliquera ci-après. La Fig 6 représente un générateur de fonction non liné-

aire qui remplit les conditions d'un mode de réalisation spé-

cifique de l'invention Le générateur de fonction 28 comporte

des amplificateurs opérationnels 65 et 66 Le signal de sor-

tie à forme d'onde triangulaire du convertisseur 23 est appli-

qué à une amplitude de trois volts par l'intermédiaire d'un condensateur 67 au réseau de polarisation constitué par des

résistances 68 et 69 qui fournissent une tension de polari-

sation fixe de 4,3 volts L'onde triangulaire polarisée appli-

quée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 65 varie

par conséquent, en amplitude, entre + 1,3 et + 7,3 volts Le ré-

seau de réaction de l'amplificateur 65 comporte une résis-

tance 71 et une diode 72 qui est polarisée dans le sens direct

à 4,6 volts par le diviseur de tension formé par des résis-

tances 73 et 74 Pour les tensions d'entrées suffisamment po-

sitives pour porter la tension à la cathode de la diode 72 à

une tension supérieure à environ 4,3 volts, la diode est ren-

due non conductrice et l'amplificateur 65 fonctionne comme un

étage suiveur en tension à gain unité Pour les tensions d'en-

trée telles que la tension présente à la cathode de la diode

72 est inférieure à environ 4,3 volts, la diode 72 est conduc-

trice et le gain de l'amplificateur 65 est déterminé par les

valeurs des résistances 71 et 74 Une résistance de charge va-

riable comprenant une résistance 75 et un transistor à effet de champ 76 est connectée entrela sortie de l'amplificateur

65 et un conducteur d'entrée 77 raccordé à l'entrée non in-

verseuse de l'amplificateur 66 Plusieurs limiteurs à diode

* 78 à 82 sont connectés au conducteur 77 pour limiter la ten-

sion de ce dernier à des niveaux de plus en plus bas allant

de 4,3 à 2,7 volts lorsque le signal de sortie de l'ampli-

ficateur 65 diminue linéairement vers zéro,fournissant ainsi la partie de la fonction non linéaire 27 située au-dessous

du point A (Fig 2).

Un circuit de résistance de réaction variable qui com-

porte une résistance 87 et un transistor à effet de champ 88 est connecté entre la sortie de l'amplificateur 66 et l'entrée inverseuse de cet amplificateur Lorsque la tension à la jonction de la résistance 87 et du conducteur 98 s'é- lève à un niveau tel qu'une ou plusieurs des diodes 91 à 97 devient conductrice, la résistance connectée à la masse de

chacun des diviseurs de tension associé à une diode conduc-

trice est utilement insérée en parallèle entre l'entrée in-

verseuse de l'amplificateur 66 et la masse, modifiant ainsi

le gain de l'amplificateur 66 Lorsque la tension à la jonc-

tion de la résistance 87 et du conducteur 98 est inférieure au niveau audessousduquel aucune des diodes 91 à 97 n'est conductrice, l'amplificateur 66 fonctionne en étage suiveur

de tension à gain unité Le signal de sortie de l'amplifica-

teur 66 qui représente la coabinaison de la partie inférieure de la fonction non linéaire 27 engendrée par l'amplificateur 65 et

les diodes 78 à 82 qui lui sont associées etdela partie supé-

rieure de la fonction non linéaire 27 produite par l'ampli-

ficateur 66 et les diodes 91 à 97 qui lui sont associées est amplifiée par un amplificateur 101 au niveau requis par le varactor 24 pour faire varier la fréquence de l'oscillateur sur l'intervalle de fréquences désiré Le varactor 24 est

connecté dans le circuit d'accord de l'oscillateur 10 qui com-

porte un transistor hyperfréquence 103, des microlignes asy-

métriques 104 et un isolateur 105.

Les niveaux de polarisation choisis pour les diodes 78 à 82 et 91 à 97 déterminent la forme générale de la fonction de sortie du générateur 28 Le réglage des résistances 75 et

87 fixe les pentes moyennes des parties inférieure et supé-

rieure de la fonction non linéaire de façon qu'elles s'a-

daptent à celles requises par le varactor 24 dans des condi-

tions d'étalonnage particulières Chacun des transistors à effet de champ 76 et 88 fonctionne comme une résistance qui varie linéairement, en fonction de la tension de porte qui

lui est appliquée La linéarité du fonctionnement est amélio-

rée par l'application de la forme d'onde de tension présente

aux électrodes de source des transistors à leur porte respec-

tive par l'intermédiaire d'un condensateur 102 et, respecti-

vement, 103 La polarisation de porte pour le transistor à effet de champ 76 est reçue de la ligne 61 qui provient de la sortie de l'intégrateur 56 (Fig 3) La polarisation de porte pour le transistor à effet de champ 88est fournie par la ligne 62 connectée à la sortie de l'intégrateur 59 (Fig. 3) Comme on l'a décrit en se référant aux Fig 3 et 4 les

signaux de sortie des intégrateurs 56 et 59 varient positi-

vement ou négativement en fonction de l'écart entre la fré-

quence du signal de sortie d'étalonnage du mélangeur 31 et la

valeur moyenne à long terme de cette fréquence Les échantil-

lons appliqués à l'entrée de l'intégrateur 56 sont fournis pendant la partie initiale croissante ou ascendante de la forme d'onde triangulaire émise par le convertisseur 23 (Fig 1) correspondant aux fréquences de sortie inférieures de l'oscillateur 10 Le signal de sortie de l'intégrateur 56 est, par conséquent, utilisé pour commander la conductivité du transistor à effet de champ 76 afin de régler la pente de

la partie à plus basse tension de la fonction non linéaire 27.

L'intégrateur 59 reçoit les signaux échantillons d'entrée pen-

dant la partie initiale de la pente descendante de la forme

d'onde triangulaire du convertisseur 23 et le signal de sor-

tie de l'intégrateur 59 commande la conductivité du transis-

tor à effet de champ 88 pour régler la pente de la partie à

tension plus élevée de la fonction-non linéaire 27 Le ré-

glage des conductivités des transistors à effet de champ 76

et 88 se produit en circuit fermé sous la commande des inté-

grateurs 56 et 59 jusqu'à ce qu'aucune erreur de fréquence ne soit plus présente tant dans les signaux de sortie à plus basse fréquence que dans les signaux de sortie à plus haute

fréquence de l'oscillateur 10 Les signaux de sortie des in-

tégrateurs restent ensuite constants à la valeur nécessaire pour supprimer les erreurs de fréquence dans le signal de

sortie de l'oscillateur 10.

Il est évident que les valeurs spécifiques indiquées

lors de la description du générateur de fonction non linéaire

et la forme du générateur de fonction peuvent être modifiées pour répondre aux besoins particuliers d'un oscillateur Il est bien entendu que l'invention peut être mise en oeuvre de

manière différentes de celle spécifiquement décrite sans sor-

tir pour cela du cadre ni s'écarter de l'esprit de l'inven-

tion telle que revendiquée dans les revendications annexés.

Claims

REVENDICATIONS

1 Un modulateur de fréquence linéaire pour un oscillateur ( 10) à onde entretenue accordable électroniquement ayant une

caractéristique de fréquence par rapport à la tension de com-

mande non linéaire, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 19, 22, 23) produisant une onde de modulation dont

l'amplitude varie linéairement par rapport au temps approxi-

mativement sur tout son cycle; un générateur de fonction non

linéaire ( 28) recevant l'onde de modulation linéaire et la con-

vertissant en une onde non linéaire synchronisée avec ladite onde linéaire, cette onde non linéaire étant appliquée à

l'oscillateur en tant que ladite tension de commande de fré-

quence, l'onde non linéaire ayant une forme telle qu'elle a.

pour effet que la fréquence de l'oscillateur varie linéaire-

ment en synchronisme avec l'onde de modulation linéaire; des

moyens pour faire varier la forme de l'onde non linéaire pro-

duite par le générateur de fonction non linéaire; des moyens ( 29, 31) produisant un signal d'étalonnage oscillatoire dont la période est indicative de la linéarité de la modulation

de fréquence de l'oscillateur; des moyens ( 32) pour détermi-

ner les variations de la période du signal d'étalonnage; et des moyens ( 33) pour appliquer les variations de la période du signal d'étalonnage aux moyens servant à faire varier la forme de l'onde non linéaire,dans un sens qui provoque la

réduction des variations de la période du signal d'étalonnage.

2 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que les moyens servant à fournir une onde de modulation sont constitués par un générateur

d'onde triangulaire ( 19, 22, 23).

3 Un générateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que les moyens servant à fournir un signal d'étalonnage comprennent une ligne à retard ( 29) recevant un signal d'entrée de la sortie de l'oscillateur

( 10) et produisant un signal de sortie retardé; et un mélan-

geur ( 31) recevant un premier signal d'entrée de la sortie de l'oscillateur et un second signal d'entrée de la sortie

de la ligne à retard ( 29) et produisant le signal d'étalon-

nage à sa sortie, le signal d'étalonnage ayant une fréquence

égale à la différence entre les fréquences des premier et se-

cond signaux d'entrée.

4 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que les moyens servant à déterminer

les variations de la période du signal d'étalonnage com-

prennent: un circuit de charge ( 43, 44) dont le signal de sortie s'accroit sensiblement linéairement par rapport au

temps; des moyens ( 51, 54, 55, 53, 57, 58) pour échantillon-

ner le signal de sortie du circuit de charge à une phase choi-

sie du signal d'étalonnage; et des moyens ( 39, 41, 42) pour remettre à zéro le signal de sortie du circuit de charge un

temps fixe après l'actionnement des moyens d'échantillonage.

Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que les moyens servant à déterminer

les variations de la période du signal d'échantillonage com-

prennent: des moyens ( 38, 46, 47) fournissant la valeur

moyenne au cours d'une période de temps d'une durée relative-

ment longue,ou à long terme,des échantillons produits par les moyens d'échantillonnage;des moyens ( 38, 46) fournissant la valeur moyenne au cours d'une période de temps d'une durée

relativement courte,ou à court terme,des échantillons pro-

duits par les moyens d'échantillonnage; et des moyens ( 48) fournissant la différence entre les valeurs moyennes à long

terme et à court terme.

6 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: des pre-

miers moyens ( 51, 54, 55) pour échantillonner le signal de sortie des moyens servant à déterminer les variations de la

période du signal d'étalonnage à un moment du cycle de sor-

tie du générateur d'onde triangulaire ( 19, 22, 23) corres-

pondant à des signaux de sortie à plus basse fréquence de l'oscillateur ( 10); des seconds moyens ( 53, 57, 58) pour

échantillonner le signal de sortie des moyens servant à déter-

miner les variations de la période du signal d'étalonnage à

un moment du cycle de sortie du générateur d'onde triangu-

laire correspondant à des signaux de sortie à plus haute fré-

quence de l'oscillateur; des moyens ( 56) appliquant le signal

de sortie des premiers moyens d'échantillonnage au généra-

teur de fonction non linéaire( 28) pour commander la forme de l'onde non linéaire pendant une partie de cette dernière qui correspond aux signaux de sortie à plus basse fréquence de l'oscillateur; et des moyens ( 59) appliquant le signal de sortie des seconds moyens d'échantillonnage au générateur de fonction non linéaire pour commander la forme de l'onde non linéaire pendant une partie de celle-ci qui correspond aux

signaux de sortie à plus haute fréquence de l'oscillateur.

7 Un modulateur de fréquence linéaire pour un oscillateur ( 10) à onde entretenue accordable électroniquement ayant une caractéristique de fréquence par rapport à la tension de commande non linéaire, caractérisé en ce qu'il comprend: un générateur d'onde triangulaire ( 19, 22, 23) produisant un

signal de sortie à forme d'onde triangulaire qui varie linéai-

rement par rapport au temps entre des valeurs de crête maxi-

male et minimale; un générateur de fonction non linéaire ( 28) recevant l'onde triangulaire et la convertissant en une onde non linéaire ayant la forme requise par la caractéristique de fréquence par rapport à la tension de l'oscillateur ( 10) pour produire une modulation de fréquence linéaire du signal de sortie de l'oscillateur; des moyens appliquant le signal de

tension du générateur de fonction à l'oscillateur en tant que ten-

sion de commande de fréquence de ce dernier;des moyens ( 29,31)pro-

duisant un signal d'étalonnage ayant une fréquence constante

chaque fois que la modulation de fréquence de 1 'oscillateur est li-

néaire; des moyens ( 48) produisant un signal de sortie fonction de l'importance dont la fréquence du signal d'étalonnage s'écarte de la valeur constante; des moyens ( 52, 51, 53) commandés par

le générateur d'onde triangulaire pour produire un premier si-

gnal d'horloge à un moment proche de l'apparition de la valeur

de crête minimale de la forme d'onde triangulaire et pour pro-

duire un second signal d'horloge à un moment proche de-l'appa-

rition de la valeur de crête maximale de l'onde triangulaire:

des moyens ( 51, 54, 55) fonctionnant en réponse au premier si-

gnal d'horloge pour fournir un premier échantillon du signal de sortie des moyens indicateurs de l'écart de fréquence du signal d'étalonnage; des moyens ( 56, 61) pour appliquer le premier échantillon au générateur de fonction non linéaire pour commander la forme d'une première partie du signal de sortie dudit générateur de fonction; des moyens ( 53, 57, 58)

fonctionnant en réponse au second signal d'horloge pour four-

nir un second échantillon du signal de sortie des moyens indi-

cateurs de l'écart de fréquence du signal d'étalonnage; et des moyens ( 59, 62) appliquant ledit second échantillon au générateur de fonction non linéaire pour commander la forme d'une seconde partie du signal de sortie du générateur de fonction.

8 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 7, caractérisé en ce que le générateur de fonction non linéaire comprend un premier amplificateur ( 65), une série

de moyens limiteurs ( 78-82) connectés à la sortie de ce pre-

mier amplificateur, ces moyens limiteurs comprenant une pre-

mière série de diodes polarisées pour conduire successiverment

à des niveaux de plus en plus bas lorsque le niveau du si-

gnal de sortie du premier amplificateur diminue, un premier

circuit ( 75, 76) ayant une résistance variable ( 76) connec-

té encircuit avec les moyens limiteurs; un second amplifi-

cateur ( 66); un second circuit ( 87, 88) ayant une résistance

variable ( 88) connecté entre la sortie du second amplifica-

teur et l'une de ses entrées; une seconde série de diodes ( 91-97) ayant chacune une résistance associée ( 91 '-97 ') et ayant chacune une électrode connectée en commun à la connexion entre l'entrée du second amplificateur et le second circuit à résistance variable, les diodes de la seconde série de diodesétant polarisées de manière à conduire à des niveaux de plus en plus élevés, lorsque le niveau du signal de sortie du second amplificateur s'accroit; la conduction de chacune des diodes de la seconde série de diodes ayant pour effet d'insérer en circuit sa résistance associée avec le second circuit à résistance variable et avec ladite entrée du second amplificateur de sorte que le gain du second amplificateur est modifié; et des moyens pour combiner les signaux de sortie des premier et second amplificateurs afin de produire le

signal de sortie du générateur de fonction.

9 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 8, caractérisé en ce que les moyens ( 56, 61) servant à appliquer le premier échantillon commandent la résistance d'un premier ( 75, 76) des circuits à résistance variable conformément au premier échantillon et les moyens ( 59, 62)

servant à appliquer le'second échantillon commandent la ré-

sistance de l'autre circuit à résistance variable ( 87, 88)

conformément au second échantillon.

Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 9, caractérisé en ce que le générateur d'onde triangu-

laire comprend un oscillateur-horloge ( 19); un compteur pro-

ressif/régressif ( 22) recevant lé signal de sortie de i'oscil-

lateur-horloge et incrémentant un compte de cycles d'horloge commençant à un compte minimal correspondant à une valeur de crête minimale de l'onde triangulaire jusqu'à ce qu'un compte

maximal soit atteint qui correspond à la valeur de crête maxi-

male de l'onde triangulaire, décrémentant ensuite le compte de cycles d'horloge jusqu'à ce que le compte minimal soit à

nouveau atteint; et un convertisseur de numérique en analo-

gique ( 24) pour convertir le compte du compteur en une quan-

tité analogique constituant l'onde triangulaire.

11 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 10, caractérisé en ce que les moyens servant à produire un premier signal d'horloge et les moyens servant à produire un second signal d'horloge comprennent des seconds moyens de

comptage ( 52) pour compter les cycles de sortie de l'oscilla-

teur horloge et fournir le premier signal d'horloge pour un

compte des cycles proche du compte minimal du compteur pro-

gressif/régressif et fournir le second signal d'horloge pour

un compte de cycles proche du compte maximal du compteur pro-

gressif/régressif.

12 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 11, caractérisé en ce que chacun des moyens fonctionnant

en réponse au premier signal d'horloge et des moyens fonc-

tionnant en réponse au second signal d'horloge comprend: un multivibrateur monostable ( 51, 53) produisant un signal de sortie d'activation d'une durée fixe en réponse à un signal d'entrée qui lui est appliqué; et un circuit de commutation ( 55,58) normalement non conducteur connecté entre les moyens ( 48) qui produisent un signal de sortie fonction de l'écart que présente la fréquence du signal d'étalonnage et les

moyens ( 56, 61, 59, 62) d'application d'échantillon, le cir-

cuit de commutation étant rendu conducteur par le signal d'ac-

tivation pendant la durée du signal d'activation.

13 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 12, caractérisé en ce que chacun des moyens d'applica-

tion du premier échantillon et des moyens d'application du

second échantillon comprend un circuit intégrateur ( 56, 59).

14 Un modulateur de fréquence linéaire selon la revendica-

tion 7, caractérisé en ce que les moyens servant à produire un signal d'échantillonnage comprennent:une ligne à retard ( 29) recevant un signal d'entrée de l'oscillateur à onde entretenue et produisant un signal de sortie retardé; et un mélangeur ( 31) recevant de l'oscillateur à onde entretenue un premier signal d'entrée ayant la même phase que le signal d'entrée de la ligne à retard et recevant un second signal d'entrée de la sortie de la ligne à retard ( 29) et produisant

un signal de sortie dont la fréquence est égale à la diffé-

rence entre les fréquences des premier et second signaux d'entrée.