FR2554292A1 - Generateur de signal - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES SYNTHETISEURS DE FREQUENCE. UN GENERATEUR DE SIGNAL UTILISANT LA SYNTHESE DE FREQUENCE DIRECTE COMPREND NOTAMMENT UN GENERATEUR 4 QUI GENERE UNE PREMIERE FREQUENCE DE REFERENCE F; UN ENSEMBLE DE GENERATEURS 7-7 QUI GENERENT RESPECTIVEMENT K SIGNAUX CORRESPONDANT A DES SECONDES FREQUENCES DE REFERENCE QUI SONT EN PHASE A UN CERTAIN INSTANT; UN CIRCUIT DE COMMUTATION 13 QUI SELECTIONNE LES SIGNAUX DE SORTIE DES GENERATEURS DES SECONDES FREQUENCES DE REFERENCE; ET UN GENERATEUR D'IMPULSIONS DE SYNCHRONISATION 12 QUI ACTIONNE LE CIRCUIT DE COMMUTATION A DES INSTANTS DETERMINES DE FACON A ASSURER LA CONTINUITE DE PHASE DU SIGNAL DE SORTIE AVANT ET APRES CHAQUE CHANGEMENT DE FREQUENCE. APPLICATION A L'INSTRUMENTATION ELECTRONIQUE.
Description
i La présente invention concerne de façon générale un générateur de signal
basé sur le Procédé de Synthèse de Fréquence Directe, et elle porte plus particulièrement sur un générateur de signal perfectionné dans lequel il est plus aisé de définir la phase à l'instant de commutation de fréquence, pour permettre la commutation de la fréquence avec
continuité de phase.
Le Procédé de Synthèse de Fréquence Directe est connu comme l'une des technologies de base pour la synthèse de fréquence, comme il est décrit au Chapitre III de
l'ouvrage: "Frequency Synthesis: Techniques and Applica-
tion", réalisé sous la direction de Gorski-Popiel, du MIT
Lincoln Laboratory, et publié par The Institute of Electri-
cal and Electronics Engineers, Inc., New York, 1975. Le Procédé de Synthèse de Fréquence Directe offre de nombreux
avantages. Par exemple, lorsque la fréquence limite supérieu-
re est élevée, la pureté du signal est également élevée. On peut en outre commuter rapidement la fréquence. Ce procédé a
cependant également le grand inconvénient de rendre diffici-
le la maitrise de la phase à l'instant de la commutation de fréquence.
La figure 1 montre un générateur de signal classi-
que avec une structure très simple qui est basée sur le pro-
cédé ci-dessus. Comme on le voit, plusieurs générateurs de secondesfréquencesde référence A1 - AK reçoivent un signal
d'une première fréquence de référence f1 et produisent res-
pectivement des signaux ayant une seconde fréquence de référence différente f21 - f2K' chacune d'elles étant un
multiple de la première fréquence de référence fl' Un commu-
tateur de sélection 1 fonctionne sous la dépendance d'un ordre appliqué de façon externe qui demande un changement des données de réglage de fréquence. En fonctionnement, le
commutateur de sélection 1 commute sélectivement d'une fré-
quence à une autre parmi les secondes fréquences de référen-
ce f21 - f2K' en fonction de l'ordre appliqué. Le signal de seconde fréquence de référence sélectionné et commuté est ensuite appliqué à un mélangeur 2 dans lequel il est mélangé avec un signal d'une troisième fréquence de référence f3,
faisant fonction de signal porteur. Le signal de sortie -
d'une fréquence égale à une somme ou une différence de com- posantes parmi ces fréquences, est séparé par un filtre
passe-bande 3.
Cependant, dans le générateur de signal ainsi
construit, les phases des signaux correspondant aux K secon-
des fréquences de référence, f21 - f2K' ne sont pas ali-
gnées. Les données de réglage de fréquence sont changées de façon absolument indépendante du fonctionnement des
générateurs de fréquence de référence. Dans un circuit numé-
rique destiné à transmettre au commutateur de sélection 1 le changement des données de réglage de fréquence, le problème le plus urgent et le plus grave qui doit être résolu porte
sur la façon de procéder pour accélérer l'opération de com-
mutation. Il est donc de pratique courante de concevoir le circuit numérique de façon qu'il ait une durée de retard
minimale. C'est pour cette raison que l'instant de commuta-
tion du commutateur de sélection 1 est absolument indépen-
dant des signaux produits par les générateurs de fréquence de référence et est également indépendant de chacune des phases des seconds signaux de fréquence de référence, en nombre égal à K.
Avec une telle conception, au moment de la commu-
tation de fréquence il n'y a aucune continuité entre la
phase finale d'une fréquence de référence avant la commuta-
tion de fréquence et la première phase d'une autre fréquence de référence après la commutation de fréquence. La durée de l'indétermination de phase dépend de la discontinuité de phase entre les fréquences de référence qui est produite par la commutation de fréquence. L'indétermination de phase est
en outre allongée par le passage d'un signal par les disposi-
tifs de limitation de bande tels que le filtre passe-bande 3 et le filtre passe-bas (non représenté) qui est placé à la suite. Il en résulte que le signal provenant du générateur de signal dont la fréquence de référence a été nouvellement sélectionnée par le commutateur de sélection 1, prend une longue durée pour se stabiliser à la phase finale après le
déclenchement de la commutation par le commutateur de sélec-
tion 1.
La longue indétermination de phase du signal de sortie correspondant à la fréquence de référence commutée est équivalente à une situation dans laquelle le signal est profondément modulé en phase. Il apparaît donc dans le signal de sortie un nombre extrêmement élevé de composantes parasites sous la forme de bandes latérales de la porteuse
f3, jusqu'à ce que la phase se stabilise.
Comme décrit ci-dessus, dans le générateur de
signal classique basé sur le Procédé de Synthèse de Fréquen-
ce Directe, la phase est discontinue entre les fréquences de référence à l'instant de la commutation de la fréquence de
référence, et un grand nombre de composantes parasites appa-
raissent pendant une longue durée. De ce fait, lorsqu'on utilise le générateur de signal classique dans un dispositif
exigeant une commutation fréquente de la fréquence, les com-
posantes parasites peuvent créer des difficultés importantes.
On a utilisé le générateur de signal en tant que source de signal ou que générateur de signal local dans un système de mesure comportant une fonction de sélection de fréquence, comme un analyseur de spectre ou un analyseur de
réseau. Dans une telle application, les composantes parasi-
tes en question constituent une source importante d'erreurs
de mesure. Dans un cas extrême, il est temporairement impos-
sible d'effectuer la mesure. Ceci rend le dispositif de mesu-
re inapte à effectuer des mesures rapides. Dans certains sys-
tèmes, comme par exemple un système de télécommunication par satellite, les composantes parasites rendent la communication
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impossible. En outre, lorsqu'on utilise le générateur de signal dans un oscillateur d'excitation d'un accélérateur de particules élémentaires, la discontinuité de phase qui se produit dans le réglage fin de la fréquence peut perturber le fonctionnement de l'accélérateur ou peut arrêter l'accéléra-
tion des particules élémentaires.
On trouve au Chapitre II, pages 39 à 44, de l'arti-
cle précité la description d'un synthétiseur numérique direct
qui pourrait résoudre le problème ci-dessus et assurer la continuité de phase d'un signal de sortie avant et après la
commutation d'une fréquence.
Dans le synthétiseur numérique direct, des données
de phase sont enregistrées dans une mémoire morte. Les don-
nées de phase enregistrées sont lues sous l'action d'un
signal d'horloge donné, et elles sont converties en une ten-
sion analogique par un convertisseur numérique-analogique,
ce qui donne un signal sinusoidal d'une fréquence prédéter-
minée. On fait varier la fréquence de sortie en changeant la
période de lecture des données de phase par le signal d'hor-
loge.
Dans ce synthétiseur numérique direct, la vitesse de traitement numérique et le nombre de bits dépendent de la technique de fabrication des circuits intégrés. Le stade actuel de la technologie de la fabrication des circuits intégrés peut fixer une fréquence limite supérieure qui est très inférieure à celle qu'on obtient avec le générateur de signal mentionné ci-dessus, basé sur le Procédé de Synthèse de Fréquence Directe. La pureté du signal est également médiocre. Pour les raisons ci-dessus, il existe un besoin
important concernant un générateur de signal basé sur le Pro-
cédé de Synthèse de Fréquence Directe ayant une fréquence qui peut être commutée de façon rapide, un signal à haute pureté et une fréquence supérieure élevée, et qui soit amélioré de
façon à assurer la continuité de phase au moment de la commu-
tation de fréquence.
Un but de l'invention est donc de procurer un géné-
rateur de signal perfectionné basé sur le Procédé de Synthèse de Fréquence Directe dont on puisse maîtriser la phase plus aisément au moment de la commutation de fréquence, et qui permette donc de commuter des fréquences en maintenant la continuité de phase entre les fréquences avant et après la
commutation de fréquence.
Un autre but de l'invention est de procurer un
générateur de signal basé sur le Procédé de Synthèse de Fré-
quence Directe qui puisse procurer une reproductibilité de
phase satisfaisante, ainsi que la continuité de phase.
Conformément à l'invention, dans un générateur basé sur le Procédé de Synthèse de Fréquence Directe, des moyens de génération d'une première fréquence de référence génèrent un signal de fréquence de référence. Un ensemble de
seconds moyens de génération de secondes fréquences de réfé-
rence génèrent K signaux ayant des fréquences différentes Asin(Wlt +t), Asin(W2t +)...Asin(DKt +), qui sont en phase à un instant (t = 0), sous la dépendance du signal de sortie des moyens de génération de la première fréquence de référence. Des moyens de commutation commutent sélectivement les signaux de sortie provenant de l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence. Des moyens de génération d'impulsions de synchronisation génèrent des impulsions de synchronisation pour actionner les moyens de commutation à des instants T donnés par la relation: (Ji+lT -(viT = 2 l1r (en désignant par 1 un nombre
entier), avec i = 1, 2...K-1.
Avec une telle configuration, on peut aisément commander les signaux de sortie des moyens de commutation de façon à assurer la continuité des phases des signaux avant
et après la commutation de fréquence, pour résoudre complète-
ment les problèmes qui se manifestent inévitablement dans le
générateur de signal de l'art antérieur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inve'-
tion seront mieux compris à la lecture de la description qui
va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un généra- teur de signal antérieur basé sur le Procédé de Synthèse de Fréquence Directe; La figure-2 est un schéma fonctionnel d'un mode de
réalisation d'un générateur de signal conforme à l'inven-
tion; La figure 3A montre un ensemble de signaux utiles à l'explication du fonctionnement du circuit de la figure 2;
La figure 3B montre des signaux qui font apparal-
tre la reproductibilité de phase qu'on expliquera ultérieure-
ment; La figure 4 montre un ensemble de signaux utiles à l'explication du fonctionnement du circuit de la figure 2, lorsqu'on considère en outre les retards qui interviennent, La figure 5 représente graphiquement la relation entre une erreur de phase et une erreur de temps; Les figures 6 à 8 sont des schémas synoptiques d'autres configurations des moyens de génération des secondes fréquences de référence; Les figures 9 et 10 sont des schémas synoptiques
d'autres modes de réalisation d'un générateur de signal con-
forme à l'invention;
La figure Il est un schéma synoptique d'un synthé-
tiseur de fréquence direct qui utilise l'invention; La figure 12 montre des diagrammes séquentiels utiles à l'explication de la continuité de phase et de la
reproductibilité de phase qu'on observe dans le fonctionne-
ment du circuit de la figure 11; Les figures 13 et 14 sont des schémas synoptiques d'une version modifiée du synthétiseur de fréquence direct de la figure 11; La figure 15 montre des périodes de génération d'impulsions de synchronisation permettant d'obtenir de façon satisfaisante la continuité de phase et la reproductibilité de phase; La figure 16 montre des signaux correspondant à deux exemples de la phase initiale du signal au moment de la commutation de la fréquence;
La figure 17 montre des diagrammes séquentiels des-
tinés à l'explication d'un procédé de commande de la phase initiale;
La figure 18 montre la forme d'un signal en modula-
tion à minimum (MSK); et La figure 19 est un schéma synoptique d'un autre
synthétiseur de fréquence direct conforme à l'invention.
On considérera tout d'abord la figure 1 qui repré-
sente un premier mode de réalisation d'un générateur de signal qui produit un signal ayant une fréquence sélectionnée
par une opération de commutation de fréquence.
Sur la figure, des moyens de génération d'une pre-
mière fréquence de référence, 4, sont constitués par un oscillateur de référence 5 tel qu'un oscillateur à quartz à haute stabilité, et par un circuit de génération de fréquence de référence 6 qui fonctionne sous la dépendance du signal de sortie de l'oscillateur de référence 5 de façon à produire un
signal d'une première fréquence de référence f1 qui est trans-
mis vers les moyens de génération des secondes fréquences de
référence 71 - 7K. Le signal de première fréquence de réfé-
rence, qui est par exemple un signal rectangulaire, fait éga-
lement fonction de signal d'horloge de référence pour aligner en phase les signaux de sortie des moyens de génération des
secondes fréquences de référence, 71 - 7K.
Les moyens de génération des secondes fréquences de
référence 71 - 7K génèrent respectivement des signaux de dif-
férentes fréquences f21 - f2K qui sont alignés en phase con-
formément à une période t prédéterminée qui est basée sur la première fréquence de référence fi. Les signaux de sortie des moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7K ont la même phase t à l'instant t (avec t = 0, T, 2T, 3T...), et ils s'expriment mathématiquement par: A sin(W1t +Q), A sin(w2t + W)... et A sin(UKt +P). Dans ces expressions, A représente l'amplitude et 1-K représente la pulsation: OA1 = 2f21 2 = 21rf22.' = 2Wf2K.. (1) Les moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7K peuvent 8tre constitués par un circuit à boucle de verrouillage de phase à échantillonnage, comme le
montre la figure 2.
Sur la figure 2, des circuits différentiateurs 8 8K produisent des impulsions d'échantillonnage avec une
1. K
polarité donnée sur le front arrière d'une onde rectangulaire du signal correspondant à la première fréquence de référence
f1. Des circuits échantillonneurs-bloqueurs 91 - 9K échan-
tillonnent et bloquent respectivement les signaux de sortie
des oscillateurs commandés par tension 111 - K, en utili-
sant l'impulsion d'échantillonnage qui provient des circuits différentiateurs 81 - 8K. Des filtres de boucle 101 - 1OK
suppriment les composantes inutiles dans les signaux de sor-
tie des circuits échantillonneurs-bloqueurs 91 - 9K, ce qui détermine les caractéristiques respectives des boucles à
verrouillage de phase. Les oscillateurs commandés par ten-
sion 111 - 11K produisent respectivement, avec ce qu'on appelle une commande par tension, des signaux de sortie ayant des fréquences prédéterminées f21 - f2K' qui sont obtenues en multipliant la première fréquence de référence f1 par des nombres allant de N1 à NK (N1 à NK étant des nombres entiers), c'est-à-dire en formant les produits f1N1 - flNK, sur la base des signaux de sortie provenant des
filtres de boucle 101 - 10K.
Dans le générateur de signal ainsi conçu, tous les circuits différentiateurs 81 - 8K produisent simultanément des impulsions d'échantillonnage sur le front arrière du signal rectangulaire correspondant à la première fréquence de référence f.l' Les circuits échantillonneurs-bloqueurs 91 - 9K
échantillonnent et bloquent simultanément les signaux de sor-
tie des oscillateurs commandés par tension 111 - ilK, qui produisent des signaux de différentes fréquences. Les signaux
de tension continue provenant des circuits échantillonneurs-
bloqueurs 91 - 9K sont respectivement appliqués en tant que signaux de commande aux oscillateurs commandés par tension ilI - 11K, par l'intermédiaire des filtres de boucle 101 - 10K. Les signaux de tension continue correspondent aux tensions des signaux à échantillonner à l'instant o ceux-ci sont échantillonnés et bloqués. Les signaux échantillonnés sont donc commandés par les signaux de sortie des filtres de
boucle 101 - 10K, de façon à avoir la même phase ô. On effec-
tue la commande d'une manière telle que lorsque les fréquen-
ces f21 - f2K des signaux de sortie des oscillateurs comman-
dés par tension 111 - ilK sont inférieuresaux produits res-
peetifs N 1f1 - NKf1, ces fréquences sont augmentées; tandis que lorsque les fréquences sont supérieures aux produits, les fréquences sont diminuées. Par ce processus de commande, les fréquences de sortie f21 f2K des oscillateurs commandés par tension 111 - 11K deviennent égales aux produits respectifs
N1f1 - NKfl, et les fréquences f21 - f2K à l'instant d'échan-
tillonnage sont toutes alignées en phase. Comme décrit ci-dessus, les circuits échantillonneurs-bloqueurs 91 - 9K fonctionnent respectivement en détecteurs de phase de type 1: N, capables de détecter une différence de phase entre deux signaux de fréquence d'entrée, à savoir un signal de fréquence f1 et un signal quelconque parmi le groupe de signaux ayant les fréquences N 1f1 - NKf, qui sont dans un rapport de 1 à un multiple de N1 - NK. De cette manière, les moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 7K produisent des signaux correspondant aux secondes fréquences de référence f21 - f2K' qui diffèrent les uns des
autres et qui ont la même phase t à des périodes prédétermi-
nées sur la base de la fréquence de référence fl.
Des moyens de génération d'impulsions de synchroni- sation 12 reçoivent la première fréquence de référence f et, sur la base de cette première fréquence de référence f1, ils
produisent des impulsions de synchronisation qui sont trans-
mises à des moyens de commutation 13 lorsque les signaux
correspondant aux secondes fréquences de référence sont ali-
gnés en phase. Les moyens de génération d'impulsions de syn-
chronisation 12 peuvent en principe être réalisés avec le
circuit différentiateur mentionné ci-dessus.
La période permettant d'obtenir la même phase pour l'ensemble des signaux de fréquence de référence est donnée par l'inverse d'une fréquence correspondant au plus grand
commun diviseur (PGCD) de chacune des (K - 1) paires de fré-
quences différentes parmi les fréquences f21 - f2K adjacen-
tes, du fait qu'on peut supprimer une fréquence de décalage existant dans l'ensemble des signaux correspondant
aux fréquences de référence (comme on l'indiquera ultérieure-
ment). Il suffit donc que les moyens de génération d'impulsions de synchronisation 12 soient conçus de façon à générer des impulsions de synchronisation correspondant à l'inverse de la différence de fréquence (ou de l'un de ses multiples). Cette période est donnée par la relation: T = 1fi+l - i PGCD dans laquelle T représente la période, | fi+ - fi | PGCD
représente le PGCD de chacune des (K - 1) paires de fréquen-
ces adjacentes parmi les secondes fréquences de référence
f21 - f2K' i est égal à 1, 2,...K-1, et l est égal à 1, 2...
Comme décrit ci-dessus, les fréquences f21 - f2K
sont respectivement égales à N 1f - NKf1. On peut donc égale-
ment exprimer la période T par la relation: T= INi± Ni | PGCD x f1 dans laquelle | Ni+1 - Ni PGCD est le PGCD de la différence entre chacune des (K - 1) paires de valeurs adjacentes pour chacune des valeurs N1 - NK. Lorsque | Ni+, - Nil PGCD = la période Test: T = 1/f1 Du fait qu'on obtient la plus courte période lorsque 1 = 1, on a: T = 1/f1 Cette période est égale à celle de l'onde rectangulaire de la première fréquence de référence. Par conséquent, dans ce cas,
on atteint le but visé en générant une impulsion de syn-
chronisation sur le front arrière du signal sous forme d'onde
rectangulaire correspondant à la première fréquence de réfé-
rence f1.
Les moyens de commutation 13 sélectionnent, pour la commutation de fréquence, l'un des signaux de sortie provenant des moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7k conformément aux données de réglage de fréquence qui sont appliquées de façon externe. Les moyens de commutation 13 sont constituées par un registre 14 et par un commutateur de sélection 15. Lorsque les données de réglage de fréquence appliquées de façon externe changent, le registre 14 remplace les données de réglage de fréquence enregistrées précédemment par les nouvelles, à l'instant o il reçoit l'impulsion de
synchronisation provenant des moyens de génération d'impul-
sions de synchronisation 12. Le commutateur de sélection 15 réagit aux données de réglage de fréquence et commute de façon à sélectionner l'un des signaux de sortie des moyens de génération des secondes fréquences de référence, au nombre de K, 71 - 7Kt conformément aux données de réglage de fréquence
qui ont été chargées nouvellement dans le registre 14.
On va maintenant décrire le fonctionnement du pre-
mier mode de réalisation représenté sur la figure 2, en se référant aux diagrammes séquentiels représentés sur la figure 3-A. Les moyens de génération de la première fréquence de référence, 4, produisent un signal à la première fréquence de référence f1, consistant en une onde rectangulaire (voir
la ligne (a) sur la figure 3-A). Tous les circuits différen-
tiateurs 81 - 8K dans les moyens de génération des secondes fréquences de référence, 71 - 7Kproduisent respectivement i K' des impulsions d'échantillonnage sur le front arrière de l'onde rectangulaire f1 ((b) sur la figure 3-A). Les moyens de génération des secondes fréquences de référence' 7- 7K produisent respectivement des signaux aux secondes fréquences
de référence, sous la forme d'ondes sinusoidales ayant diffé-
rentes fréquences. Les lignes (c) - (e) sur la figure 3-A montrent respectivement les formes des signaux correspoidant aux secondes fréquences de référence f21, f22 et f2K des moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7K. Comme on l'a décrit précédemment, les signaux des
secondes fréquences de référence f21 - f2K ont les mêmes pha-
ses à l'instant de l'échantillonnage.
Comme mentionné ci-dessus, lorsque T - 1/f1, les
moyens de génération d'impulsions de. synchronisation 12 pro-
duisent l'impulsion de synchronisation au niveau du front arrière de l'onde rectangulaire correspondant à la première
fréquence f1 (voir la ligne (g) sur la figure 3-A).
A la réception de l'impulsion de synchronisation, le registre 14 remplace les données de réglage de fréquence qu'il contient par les nouvelles, lorsque les données de
réglage de fréquence changent à l'instant P, avant l'applica-
tion de l'impulsion de synchronisation, comme il est représen-
té en (f) sur la figure 3-A. En d'autres termes, même lorsque les données de fréquence changent à l'instant P, le registre
14 attend jusqu'à l'instant Q auquel l'impulsion de synchro-
nisation est appliquée au registre 14. Il remplace ensuite les données de réglage de fréquence enregistrées jusqu'à pré- sent par les nouvelles données de réglage de fréquence. Le commutateur de sélection 15 sélectionne l'un des K signaux de sortie produits par les moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7K, conformément aux nouvelles données de réglage de fréquence, et il fournit ensuite le signal sélectionné correspondant à la seconde fréquence de référence. Comme décrit ci-dessus, lorsque les données de réglage de fréquence sont changées dans le générateur de
signal considéré, la commutation de la fréquence de référen-
ce est retardée jusqu'au prochain instant auquel les K signaux des secondes fréquences de référence sont alignés en phase, de façon à assurer la continuité de phase des signaux de fréquence de référence avant et après la commutation de fréquence. A titre d'exemple, la ligne (I) de la figure 3-A montre la forme du signal de sortie du générateur de signal considéré lorsque la fréquence de référence est commutée de f21 à f2K'
Comme le montre la description précédente, le géné-
rateur de signal de ce mode de réalisation présente une con-
tinuité de phase au moment de la commutation de la fréquence.
Ce mode de réalisation offre également l'avantage de la
reproductibilité de la phase, comme il est indiqué ci-après.
Comme le montre la ligne (a) de la figure 3-B, à
l'instant t la fréquence est commutée de f à f'; à l'ins-
tant t2 elle est commutée de f' à f"; et à la l'instant t3 elle est commutée à nouveau pour revenir de f" à f'. Dans ce cas, les phases du signal de fréquence f' sont naturellement
les mêmes que celles qu'on obtiendrait si le signal de fré-
quence f' se poursuivait sans changement, comme il est repré-
senté en (b) sur la figure 3-B. On notera en outre que la phase du signal de sortie à un point de continuité de phase P pendant la commutation de fréquence (la phase initiale du signal de sortie au moment de la commutation de fréquence) est la même que celles des autres points de continuité de
phase P' et P". On appelle ceci la reproductibilité de pha-
se. A cet égard, le signal de sortie des moyens de commuta-
tion 13 de ce mode de réalisation présente à la fois la reproductibilité de phase et la continuité de phase pendant
la commutation de la fréquence.
Dans la description du fonctionnement du générat-ur
de signal considéré ci-dessus, on n'a pas envisagé les durées de retard des signaux de sortie respectifs provenant des moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7K. Cependant, à des fréquences plus élevées, les durées
de retard des signaux de sortie sont différentes et notables.
On envisagera ceci ci-après en relation avec la figure 4.
Dans les signaux de la figure 4, t'1 désigne un intervalle de temps entre le front arrière du signal de forme rectangulaire à la première fréquence de référence f1 ((a)
sur la figure 4) et l'instant auquel l'impulsion d'échantil-
lonnage ((b) de la figure 4) atteint les circuits échantil-
lonneurs-bloqueurs 91 - 9K. D'autre part, r2 désigne l'in-
tervalle de temps entre l'apparition du signal de sortie des
oscillateurs commandés par tension 111 - 11K, et l'applica-
tion à l'entrée des circuits échantillonneurs-bloqueurs
91 - 9K du signal de sortie provenant de chacun des oscilla-
teurs commandés par tension 111 - ll K. En outre, ES désigne
la largeur de l'impulsion d'échantillonnage. Avec ces inter- valles de temps de retard, les signaux échantillonnés (l'un deux est
représenté en (c) sur la figure 4) ont tous les mêmes phases ( à la fin de l'impulsion d'échantillonnage. On peut fixer la phase T à O ou à lr radians en appliquant une tension de prépositionnement appropriée aux oscillateurs commandés par tension 111 - 11K, ou en utilisant des filtres
actifs pour les filtres de boucle 101 - 10K.
Les phases des signaux de sortie correspondant aux fréquences f21 - f2K des oscillateurs commandés par tension 111 - llK avancent d'une valeur correspondant à l'intervalle de temps Z2 avant la fin de l'échantillonnage. Le signal f21 représenté en (d) sur la figure 3 est l'un des signaux de sortie f21 - f2K
21 2K
Les signaux qui sont émis par les oscillateurs
commandés par tension 111 - lK se propagent, et ils attei-
gnent le commutateur de sélection 15 au bout de l'intervalle de temps r3. Les deux signaux correspondant aux fréquences
f21 et f2K sont représentés respectivement, à titre d'exem-
ple, en (e) et (f) sur la figure 4.
Il existe un retard r4 entre le front arrière de la première fréquence de référence f1 et l'instant auquel l'impulsion de synchronisation des moyens de génération d'impulsions de synchronisation 12 atteint le registre 14
(voir la ligne (g) sur la figure 4).A la réception de l'im-
pulsion de synchronisation, les données qui sont émises par le registre 14 atteignent le commutateur de sélection 15
avec un retard '5.
* On obtient une continuité de phase idéale lorsque l'instant de l'émission du signal de sortie du registre 14 (voir la ligne (h) sur la figure 4) coîncide pratiquement avec l'instant auquel les signaux des secondes fréquences de référence qui sont appliqués à l'entrée du commutateur de sélection 15 ont les mêmes phases (voir les lignes (e) et
(f) sur la figure 4), de façon à tenir compte de ces interval-
les de temps de retard. Cette condition de continuité de phase idéale s'exprime mathématiquement par la relation: %1 + rS - c 3 + 4+... (2) Il est donc préférable de fixer les retards des éléments de
circuit concernés de façon à satisfaire l'équation ci-dessus.
On va maintenant expliquer comment une erreur de phase apparaît lorsque l'équation (2) ci-dessus n'est pas satisfaite. L'exemple envisagé concerne le cas dans lequel une seconde fréquence de référence a été commutée de f21 à f2K' Comme décrit ci-dessus, on a: f21 = N1 x f1... (3) f2K =NK x11 -... (4) f K =x D'après l'équation (1), on peut écrire les phases G21 et g2K des fréquences f21 et f2K de la façon suivante: i0 92- 2t<'... (5) G21 = 2Wf21t + ' 92K = 2rf2Kt +... (6) La différence de phase A g entre les fréquences f21 et f2K est: A e = e2K - e21 = 21(f2K - f21)t... (7) En reportant les équations (3) et (4) dans l'équation (7), on obtient: g = 2Tf1(NK - N1)t... (8)
Au point d'échantillonnage après t = 0, c'est-à-
dire après le temps T (T = 1/f1), la différence de phase jÀ est: g = 21 (NK - N1)... (9) Ceci indique que la différence de phase j g change d'une valeur qui correspond à la différence entre les nombres entiers (N1 et NK) dans les fréquences f21 et f2K' pour la
première fréquence de référence fi. Pour T = 1/fl, les fré-
quences f21 et f2K ont également les mêmes phases t.
Lorsque les membres de gauche et de droite de l'équation (2)
ne sont pas mutuellement égaux et lorsqu'il y a une différen-
ce de temps A t, les équations (8) et (9) montrent qu'il existe entre les signaux f21 et f2K une différence de phase Ag qui est donnée par: A = 21Tfl(NK - N1)At = 21r(NK - N1) t.. (10) La figure 5 montre une représentation graphique de l'équation (10), c'est-à-dire la variation de la différence de phase AG en fonction d'une différence de temps At entre l'instant d'émission du signal de sortie du registre 14 représenté sur la figure 4, et l'instant auquel les phases des signaux des fréquences f21 et f2K coincident mutuellement, comme il est représenté en (e) et (f) sur la figure 4. Si fl = 1 MHz et NK - N1= 10, on a: AQ = 21T 107. t Par conséquent, si on a t = 1 ns (comme par exemple
lorsqu'on utilise la technologie TTL Schottky pour le cir-
cuit numérique), on a: AG = 2T. 10-2 (radians)
Une telle différence de phase est négligeable et la continui-
té de phase est donc assurée en pratique. Si une continuité de phase plus précise est exigée, il suffit de sélectionner par exemple r4 dans l'équation (2) de façon que At tende vers
zéro.
Dans les moyens de génération des secondes fréquen-
ces de référence 71 - 7K qui sont représentés sur la figure 2, on utilise le circuit échantillonneur-bloqueur pour la boucle de verrouillage de phase à échantillonnage. On peut
remplacer la boucle de verrouillage de phase à échantillonna-
ge par une boucle de verrouillage de phase de type 1/N cons-
tituée par un diviseur de fréquence de rapport 1/N 16 et par un détecteur de phase 17, comme il est représenté sur la
figure 6.
Dans la boucle de verrouillage de phase de type l/N, le détecteur de phase 17 produit une tension de commande
de façon à mettre en phase les entrées du circuit différentia-
teur 8 et du diviseur de fréquence de rapport 1/N 16. Chacun des moyens de génération des secondes fréquences de référeic_
utilisant la boucle de verrouillage de phase de type 1/N pro-
duit un signal à la seconde fréquence de référence qui cor-
respond à N fois la première fréquence de référence. Les signaux de sortie de différentes fréquences que produisent
les K moyens de génération des secondes fréquences de réfé-
rence ainsi conçus sont alignés en phase et ont des périodes correspondant à la première fréquence de référence fi, comme dans le cas de la figure 2, du fait que ces signaux de sortie font l'objet d'une comparaison de phase avec les signaux de sortie des circuits différentiateurs 81 - 8K, sur la base de
la première fréquence de référence f1.
Il est préférable d'utiliser pour le détecteur de phase 17 un circuit ayant une fonction de pompage de charge, dans le but de réduire les erreurs de phase. Si nécessaire,
on peut supprimer le circuit différentiateur 8.
Selon une variante, on peut utiliser un mélangeur 18 dans les moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7K représentés sur la figure 2, ce mélangeur étant incorporé dans la boucle de verrouillage de phase ou à la sortie de l'oscillateur commandé par tension, comme le montrent les figures 7 et 8. Ces configurations fournissent également des secondes fréquences de référence alignées en phase et avec des périodes prédéterminées. On utilise le mélangeur 18 pour simplifier le processus d'échantillonnage dans le circuit échantillonneur-bloqueur 9 et pour diminuer le nombre entier N de la boucle de verrouillage de phase à échantillonnage, afin de réduire notablement le rapport d'échantillonnage. Le mélangeur 18 supprime également une fréquence
de décalage, en plus de la diminution du rapport d'échan-
tillonnage qu'on vient de mentionner.
En réalité, il n'est pas obligatoire que les valeurs de l'ensemble des secondes fréquences de référence f21 - f2K soient des nombres entiers. Si nécessaire, ces
valeurs peuvent correspondre à des nombres décimaux. Cepen-
dant, si on applique l'opération mentionnée précédemment pour
obtenir.le plus grand commun diviseur à des secondes fréquen-
ces de référence exprimées par des nombres décimaux, l'opéra-
tion devient beaucoup plus complexe. Pour éviter une telle opération complexe, on traite les fractions comme s'il s'agissait de fréquences de décalage, et on les supprime avec
le mélangeur 18.
A cet égard, on doit sélectionner la fréquence pré-
férée d'un signal externe appliqué au mélangeur 18 de façon à
réduire le rapport d'échantillonnage et à supprimer les fré-
quences de décalage.
Bien que ceci ne soit pas représenté, on peut en outre utiliser un mélangeur dans le même but dans le circuit
de la figure 6.
Dans le circuit de la figure 7, la seconde fré-
quence de référence f21 est donnée par la relation: f21 fL = Nlfl et f21 = Nlfl + fL en désignant par fL la fréquence du signal appliqué de façon
externe au mélangeur 18.
Les phases 021 et 92K des deux secondes fréquences de référence, par exemple f21 et f2K' sont donc 021 = 2Tr(Nlf1 + fL)t + 92K = 21r(NKf1 + fL) t + D'après les équations ci-dessus, la différence de phase de entre les deux phases Q21 et GK est: A O = 2ffl(NK - N1)t... (11) L'équation (11) ne fait pas intervenir la fréquence fL
appliquée de façon externe et est identique à l'équation (8).
Ceci implique que le circuit considéré peut fournir les secondes fréquences de référence f21 - f2K' en nombre égal à
K, qui ont des périodes prédéterminées et qui sont mutuelle-
ment alignées en phase.
Dans le circuit de la figure 8, la seconde fréquen-
ce de référence f21 est: f21 =1lf + fL Dans ce cas, on a également obtenu un résultat identique à celui de l'équation (11). Le circuit de la figure 8 peut
donc procurer les mêmes effets utiles que les circuits pré-
cédents.
On va maintenant considérer la figure 9 qui montre
un second mode de réalisation d'un générateur de signal con-
forme à l'invention. Comme on le voit, le générateur de signal comporte des diviseurs de fréquence de rapport 1/M, 201 - 20K, en plus des boucles de verrouillage de phase à échantillonnage 191 - 19K, chacune d'elles ayant la même
structure que celles de la figure 2.
Les signaux de sortie des boucles de verrouillage de phase à échantillonnage i91 - 19K sont respectivement divisés en fréquence par un facteur de M dans les diviseurs de fréquence de rapport 1/M, 201 - 20K. Les diviseurs de fréquence 201 - 20K sont restaurés par le signal de sortie d'un générateur d'impulsions de synchronisation 22 qu'on
envisagera ultérieurement, de façon que les signaux de sor-
tie des diviseurs de fréquence soient donnés par:
A sin(- -t + M-), A sin(--t +) ...
W K. 4
A sin(--t + M) M Les signaux de sortie ont donc la même phase +/M à l'instant
t (avec t = 0, MT, 2MT, 3MT...).
Dans le générateur de signal ainsi conçu, les secondes fréquences de référence f31 - f3K (les fréquences de
sortie des diviseurs de fréquence 201 - 20K) sont respective-
ment égales à-la fraction 1/M des fréquences de sortie des
boucles de verrouillage de phase à échantillonnage 191 - l9K.
Par conséquent, les moyens de génération d'impulsions de syn-
chronisation 12 comportent également un diviseur de fréquence de rapport 1/M, 21, ayant un facteur de division de fréquence égal à celui des diviseurs de fréquence de rapport 1/M, 201 - 20K, de façon que les impulsions de synchronisation
aient une période égale à M fois celle des impulsions du cir-
cuit de la figure 2.
Les diviseurs de fréquence 201 - 20K dans les moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7K sont constitués par des circuits intégrés numériques rapides de type classique. Les diviseurs de fréquence de rapport 1/M, 201 - 20Kcommencent chaque opération de comptage pour la division de fréquence à un instant spécifié (comme l'indiquent les points noirs en (e) et (f) sur la figure 4), lorsque les signaux de sortie qui proviennent des boucles de verrouillage de phase à échantillonnage 191 19K
sont mutuellement alignés.
Le circuit de génération d'impulsions de synchroni-
sation 22 applique simultanément une impulsion de restaura-
tion (ou impulsion de chargement) à tous les diviseurs de fréquence de rapport 1/M,201 - 20Ky pour fixer une valeur
prédéterminée (par exemple zéro) dans les diviseurs de fré-
quence de rapport 1/M, 201 - 20K.
Si on désigne maintenant par 20 l'un des divi-
seurs de fréquence de rapport 1/M, 201 - 20K, et si on dési-
gne sa fréquence de sortie par f3u' la phase du signal de fréquence f3u est: G3u 2fut + 2= V
=U M
2_T f2u V = M t + 2 -T-... (12) avec V = 0, 1, 2...M-1, et en désignant par f2u la fréquence qui correspond à f u parmi les fréquences de sortie f21 - f2K provenant des boucles de verrouillage de phase à échan.tilicr nage 191 - 19K On suppose qu'une impulsion de restauration ou une impulsion de chargement provenant du circuit de génération d'impulsions de synchronisation 22 est appliquée aux divi- seurs de fréquence de rapport 1/M, 201 - 20K de façon que
ces diviseurs de fréquence aient les mêmes données à l'ins-
tant t = O. L'équation (12) montre que le terme V est cons-
tant pour tous les u. Chacune des phases 931 - 31K des secondes fréquences de référence f31 - f3K est donc égale à 21--, et les différences de phase correspondantes sont
toutes égales à O radian lorsque t = O. On utilise l'impul-
sion de restauration pour initialiser les diviseurs de fré-
quence de rang 1/M, 201 - 20K. Il suffit donc que cette impulsion soit produite au moins une fois au moment de la
mise sous tension.
On supposera que l'instant t' suit l'instant t = O, et que les signaux de sortie ayant les fréquences f31 - f3K' qui sont émis par les K diviseurs de fréquence de rapport l/M,
2020 201 - 20K, sont à nouveau en phase.
Comme l'indique l'équation (12), le terme V a une valeur fixe pour tous les u. Par conséquent, la différence de phase A uw entre les fréquences f3u et f3w qui correspondent
aux fréquences f31 - f3K émises par les diviseurs de fréquen-
ce de rapport 1/M, 201 - 20K est: iguw = 2 (f2w f2u)t uw 71M 2w 2u ce qui donne: f2u = Nufl et f2w = Nwfl En reportant ces valeurs de fréquence dans l'équation ci-dessus, on obtient l'équation (13) suivante: fl AG uw = 2-(Nw - Nu)t... (13) Dans l'équation ci-dessus, si on donne la valeur 2T à la différence de phase A uw, on obtient: M t f(Nw - Nu)... (14) La valeur t' a obtenir est le maximum de la quantité t donné
par l'équation (14).
De façon générale, le plus grand commun diviseur de la différence entre N. et N (le PGCD des différences de toutes les combinaisons de N1 - NK) est égal à 1. On a donc t' = M/f1... (15) Les phases des signaux de sortie des diviseurs de fréquence
de rapport 1/M, 201 - 20K sont alignées à des instants cor-
respondant à une période M fois supérieure à celle du cir-
cuit de la figure 2.
Le PGCD peut prendre une valeur autre que 1, et sa valeur NM est: t' = M/f M... (16)
On peut aisément former les impulsions de synchro-
nisation ayant les périodes indiquées par les équations (15) et (16) en utilisant la fréquence f1 produite par les moyens de génération de fréquence de référence 4, à l'aide des
moyens de génération d'impulsions de synchronisation 12.
Plus précisément, le signal de sortie du diviseur de fréquen-
ce de rapport 1/M 21 définit les instants de période M/f1. La division de fréquence dans le rapport NM/M au lieu de 1/M
définit les instants correspondant à la période M/f NM.
En appliquant aux moyens de commutation 13 l'impul-
sion de synchronisation qui est ainsi formée par le circuit
de génération d'impulsions de synchronisation, on peut commu-
ter la fréquence de façon à satisfaire à la fois la continui-
té de phase et la reproductibilité de phase.
On a décrit en relation avec la figure 4 les retards des signaux dans les parties correspondantes. Dans le circuit de la figure 9, on doit considérer en outre les retards des signaux de sortie des diviseurs de fréquence de
rapport 1/M, 201 - 20K, et la largeur de l'impulsion de res-
tauration ou de l'impulsion de chargement, obtenue à partir du circuit de génération d'impulsions de synchronisation 22, qui est appliquée aux diviseurs de fréquence de rapport 1/M, 201 - 20K. On règle ces retards de façon à faire coïncider les instants de commutation avec un instant auquel les secondes fréquences de référence sont alignées en phase, comme dans le cas de la figure 4. Cette règle s'applique de façon correspondante aux modes de réalisation qu'on décrira
par la suite.
Dans le second mode de réalisation de la figure 9, seules les fréquences de sortie f31 - f3K des diviseurs de fréquence de rapport 1/M, 201 - 20K, sont appliquées à l'entrée des moyens de commutation 13. Si c'est nécessaire,
on peut prévoir d'autres moyens de commutation (non repré-
sentés) en plus des moyens de commutation 13, pour commuter
les fréquences de sortie f21 - f2K des boucles de verrouilla-
ge de phase à échantillonnage 191 - 19K. Les moyens de com-
mutation commutent de l'une à l'autre des fréquences f21 - f2K sous la commande de l'impulsion de synchronisation
provenant des moyens de génération d'impulsions de synchroni-
sation 22. La fréquence commutée et produite par ces moyens de commutation présente également la continuité de phase et
la reproductibilité de phase.
Dans le premier mode de réalisation de la figure 2, les moyens de génération d'impulsions de synchronisation
12 produisent continuellement des impulsions de synchronisa-
tion avec une période prédéterminée, indépendamment du fait
que la situation exige ou non une commutation de fréquence.
La figure 10 montre un troisième mode de réalisation qui est
conçu de façon à ne produire des impulsions de synchronisa-
tion que lorsqu'une impulsion de synchronisation est néces-
saire. Le mode de réalisation comportant une telle caracté-
ristique de conception évite la génération de bruit statique
résultant de la génération continue d'impulsions de synchro-
nisation, comme dans le premier mode de réalisation.
Sur la figure 10, on utilise dans un but de simpli-
cité des symboles similaires pour désigner des parties simi-
laires ou équivalentes à celles de la figure 2. Comme il est représenté, les moyens de commutation 13 comportent en outre un comparateur 23. Le comparateur 23 compare les données de réglage de fréquence qui sont chargées dans le registre 14 avec les données de fréquence que le registre 14 émet vers le
commutateur de sélection 15, et il produit un signal d'absen-
ce de coincidence lorsque les fréquences ne coïncident pas
mutuellement.
Les moyens de génération d'impulsions de synchroni-
sation 12 comprennent un sélecteur 24, tel- qu'un multiple-
xeur, un circuit de synchronisation 25 et un circuit généra-
teur d'impulsions de synchronisation 26. Le sélecteur 24 réagit à un signal de sélection appliqué et il sélectionne
soit le signal d'absence de coïncidence provenant du compa-
rateur 23, soit un signal de demande de commutation de fré-
quence appliqué de façon externe, et il produit un signal d'ordre de commutation de fréquence. A la réception du signal d'ordre de commutation de fréquence provenant du sélecteur 24, le circuit de synchronisation 25 produit une impulsion non répétitive en synchronisme avec la première fréquence de référence f'1. L'impulsion non répétitive est ensuite appliquée au circuit de génération d'impulsions de
synchronisation 26. A la réception de l'impulsion non répéti-
tive, le circuit de génération d'impulsions de synchronisa-
tion 26 produit des impulsions de synchronisation pour rem-
placer par de nouvelles données de réglage de fréquence les données qui sont enregistrées dans le registre 14, et il produit en outre un signal pour émettre vers l'extérieur l'information correspondant à un instant de commutation de fréquence. A titre d'exemple, le circuit de synchronisation peut être constitué par un synchronisateur d'impulsions
et par des bascules D destinées à commander le synchronisa-
teur.
Comme il est représenté, la première fréquence de référence est également émise vers l'extérieur dans un but de synchronisation. Dans la configuration de la figure 10, lorsqu'on change les données de réglage de fréquence, le signal d'absence de coincidence qui provient du comparateur 23 ou le signal de demande de commutation de fréquence appliqué de façon externe commande au sélecteur 24 d'émettre un signal de sortie vers le circuit de synchronisation 25. Le circuit de synchronisation 25 bloque normalement le passage d'un signal
rectangulaire correspondant à la première fréquence de réfé-
rence f1, et il ne laisse passer une impulsion du signal rec-
tangulaire que lorsqu'il reçoit le signal de sortie provenant
du sélecteur 24.
Le circuit de génération d'impulsions de synchroni-
sation 26 produit une impulsion de synchronisation sur le front arrière de l'impulsion non répétitive qui est transmise par le circuit de synchronisation 25, et il l'applique au registre 14, ce qui fait que le registre 14 remplace les
anciennes données de réglage de fréquence par les nouvelles.
Simultanément, le circuit de génération d'impulsions de syn-
chronisation 26 produit et applique à un ou plusieurs cir-
cuits externes associés le signal donnant une information sur
l'instant de commutation de fréquence. Du fait du remplace-
ment des données de réglage de fréquence, le commutateur de sélection 15 sélectionne une nouvelle seconde fréquence de référence. Ainsi, dans la configuration de la figure 10, le
circuit de génération d'impulsions de synchronisation 26 pro-
duit seulement la seconde impulsion, comptée à partir de la
gauche dans le signal d'impulsions de synchronisation repré-
senté en (g) sur la figure 3-A, lorsque la situation nécessi-
te la commutation de fréquence.
La figure 11l montre un synthétiseur de fréquence direct avec continuité de phase (un seul sous-ensemble est
représenté), auquel l'invention a été appliquée.
Sur la figure 11, des moyens de génération de troi-
sième fréquence de référence 31 reçoivent le signal de sortie provenant de l'oscillateur de référence 5 dans les moyens de génération de la première fréquence de référence 4, et trans- fèrent une troisième fréquence de référence vers un circuit
synthétiseur de fréquence 32. Le circuit synthétiseur de fré-
quence 32 comprend un mélangeur 33, un filtre passe-bande 34, un diviseur de fréquence de rapport 1/K, 35, et un filtre passe-bas 36. Le mélangeur 33 mélange le signal de sortie de troisième fréquence de référence provenant des moyens de génération de la troisième fréquence de référence avec l'un des signaux de sortie correspondant aux fréquences f21 - f2K qui sont respectivement émis par les moyens de génération des
secondes fréquences de référence 71 - 7K. Le filtre passe-
bande 34 sélectionne une fréquence de somme ou de différence dans le signal de sortie du mélangeur 33. Un filtre passe-bas supprime les composantes harmoniques élevées dans le
signal de sortie du diviseur de fréquence de rapport 1/K 35.
Le circuit synthétiseur de fréquence 32 et les moyens de com-
mutation 13 constituent des moyens synthétiseurs de fréquence 37. Le synthétiseur de fréquence direct représenté sur
la figure 11 accomplit l'opération connue suivante. On suppo-
sera que la troisième fréquence de référence provenant des moyens de génération de la troisième fréquence de référence,
31, est égale à fc/K, et que les secondes fréquences de réfé-
rence f21' f22' f23,' f2K provenant des moyens de généra-
tion des secondes fréquences de référence 71 - 7K sont res-
pectivement: f( KX) f( KA) + fi$ f ( K) + 2fie c K c c K' c ' *K> 21 fc( K-1) + (K-l)f1 Le filtre passe-bande 34 produit alors un signal de sortie d'une fréquence f qui est donné par la relation: f Kc + f. K-) + (u-1)fl = fc+ (u-1)f... (17) dans laquelle u = 1, 2...K. Cette fréquence est divisée par un facteur égal à K dans le diviseur de fréquence de rapport 1/K, 35, et la fréquence divisée est appliquée au filtre passe-bas 36. La fréquence de sortie fo du filtre passe-bas 36 est: c (u-1) f... (18) 0 K K i(18) En supposant que fM = 45 MHz, f1 = 0,1 MHz et K = 10, on a: f 45 (u-1) fo =4 1- O +1) x 0,1 (MHz) = 4,5 + (u-1) x 0,01 (MHz) Ceci indique que la fréquence de sortie du filtre passe-bas 36 est commutée ou décalée avec un pas de 0,01 MHz au moyen
du commutateur de sélection 15.
Comme le montre la figure, les moyens de génération des secondes fréquences de référence 71 - 7K les moyens de génération d'impulsions de synchronisation 12 et les moyens
de commutation 13 ont les mêmes configurations que les élé-
ments correspondants de la figure 2. Ce mode de réalisation permet donc également de parvenir à la continuité de phase et à la reproductibilité de phase d'une manière satisfaisante
lorsqu'on effectue la commutation avec les moyens de commuta-
tion 13.
On supposera que le signal de sortie des moyens de génération de la troisième fréquence de référence, 31, est: f B cos[2Âr( Kc)t + Y2... (19) et que le signal de sortie du commutateur de sélection 15 est: A cos [2w {f ( K-) + (u-1)fll t + 1]... (20) Dans ces expressions, A et B désignent l'amplitude, Y1 et
V2 désignent les phases, et u est l'un quelconque des nom-
bres 1,. 2...K. Du fait que le signal de sortie du filtre passe-bande 34 correspond à la composante de somme, sa phase 0 est: t0t = 21 tfc + fl(u1)i t + 1+ t 2... (21)
Le signal de l'équation (20) présente une conti-
nuité de phase à l'instant de la commutation de fréquence.
La valeur numérique u n'est changée qu'à l'instant t = O ou à chaque incrément de temps égal à 1/f 1 (intervalle minimal pour la commutation de fréquence) par rapport à l'instant
t = o. t1 est une valeur fixe.
Dans l'équation (21), la phase 9[1/f jdu signal de sortie du filtre passebande 34 à l'instant de commutation de fréquence t = 1/f1 (1 = O, 1, 2...) est: 9[l/f1 = 21Trfc + fî(u-1)I -4 + tv1 + t 2 f =21r( fc)l + 2- (u-1)l + t 1 + t 2...(22)
Dans l'équation ci-dessus, 21T(u-1)l est un multi-
ple de 21, et la phase l/f à l'instant de commutation de fréquence est donc: f =c. (23) e[l/f1] = 21T( cl)1 + 1 + (23) Comme on le voit, la phase Il/f l est indépendante de la
valeur u. Du fait que fc/1' est constant, le signal de sor-
tie du filtre passe-bande 34 présente une continuité de phase
à l'instant de la commutation de fréquence.
En outre, dans l'équation (23), lorsque fc corres-
pond à un nombre entier de fois f1, la quantité fc/f1 est un nombre entier. Dans cette équation, 2-r(fc/fl)l est alors un multiple de 21T. Par conséquent, dans ce cas, la phase O[l/f1] au moment de la commutation de fréquence est: l/f1 qi +1 4 2 *... (24) Les deux ondes de fréquence sont donc toujours en phase aux points de jonction entre ces ondes, t = l/f1 (1 = 0, 1,
2...). Ceci implique que le signal de sortie du filtre passe-
bande 34 présente à la fois la reproductibilité de phase et
la continuité de phase.
Lorsque fc n'est pas un multiple de fi, la quanti-
té 21r(fc/fl)l dans l'équation (23) n'est pas un multiple de 21V. Par conséquent, les phases des fréquences avant et après
la commutation d'une fréquence à l'autre sont toujours déca- lées de L/f] = 2 1T(fc/fl)l au point de jonction des signaux correspondant
à ces fréquences. Ainsi, dans ce cas,
le signal de sortie du filtre passe-bande 34 présente seule-
ment la continuité de phase, mais non la reproductibilité de
phase.
Le signal qui est représenté en (a) sur la figure 12 représente le signal de sortie du filtre passe-bande 34, qui contient deux fréquences commutées à l'instant représenté en (c) sur la figure 12. Comme on le voit, ces deux signaux de fréquence ont la même phase aux points de jonction des
signaux, S1 et S2, à l'instant de la commutation de fréquen-
ce. Le signal (a) satisfait donc à la fois la continuité de
phase et la reproductibilité de phase.
La figure 12 (b) montre une représentation du signal dont la fréquence est commutée à l'instant indiqué en (c) sur la figure 12, et qui a seulement la continuité de phase, mais non la reproductibilité de phase. Comme on le voit, les phases des signaux diffèrent l'une de l'autre aux points de jonction des signaux, S1 et S2, à l'instant de la
commutation de fréquence.
Le signal de sortie du filtre passe-bande 34 est divisé en fréquence par un facteur égal à K dans le diviseur de fréquence de rapport 1/K, 35, et on voit alors d'après la relation (21) que la phase Q't de la fréquence de sortie du
2554292-
filtre passe-bas 36 est: 21 (f + fl(u-1)) t + K1 (25) t K + 1uK K... (25)
Par conséquent, ce n'est que lorsque la fréquence est commu-
tée à l'instant donné par t = Kl/f1 (avec 1 = O, 1, 2...), que la relation suivante est vérifiée: fc + 2 OK1f' = 21r(-.-l)l + K [Kl/f13 21 ( K Lorsque fc/f1 est un nombre entier, on a: t 1l+ <2 Kl/f1] = K
Ces deux équations ont la même signification que les équa-
tions (23) et (24) considérées ci-dessus.
Ces équations décrivent le fait que lorsque le signal de sortie du filtre passe-bande 34 présente à la fois la continuité de phase et la reproductibilité de phase à l'instant de commutation t = Kl/f1, la continuité de phase et la reproductibilité de phase sont assurées dans le signal de sortie du diviseur de fréquence de rapport 1/K, 35. Dans
ce cas, les moyens de génération d'impulsions de synchronisa-
* tion 12 exigent un diviseur de fréquence de rapport 1/K.
On peut voir qu'après l'équation (25) qu'à l'ins-
tant t = 1/f1, la phase est décalée de la valeur suivante: 2 fc [A/f1] = 2 {_ + (u-1)J l... (26)
Par conséquent, à cet instant pour la commutation de fréquen-
ce, la continuité de phase est obtenue, mais la reproductibi-
lité de phase ne l'est pas.
La figure 13 montre un synthétiseur de fréquence direct utilisant l'invention, dans lequel un ensemble de moyens synthétiseurs de fréquence sont connectés en cascade, pour permettre de commuter les fréquences correspondant à un
ensemble de chiffres. On utilise sur la figure 13 des symbo-
les de référence similaires pour désigner des parties simi-
laires ou équivalentes. En outre, des suffixes 1, 2...n sont associés aux nombres de référence désignant un ensemble de moyens synthétiseurs de fréquence et aux composants qui les constituent. Comme il est représenté, n moyens synthétiseurs de fréquence 371 - 37n sont connectés en cascade. A l'exception des moyens synthétiseurs de fréquence 37n de l'étage final, chacun de ces moyens synthétiseurs de fréquence a la même
structure de circuit que les moyens synthétiseurs de fréquen-
ce de la figure 11. Les moyens synthétiseurs de fréquence
37n de l'étage final ne comportent pas un diviseur de fré-
quence de rapport 1/K et un filtre passe-bas qui sont présents dans les autres moyens synthétiseurs de fréquence. Les moyens
synthétiseurs de fréquence 37 de l'étage final sont connec-
tés à la sortie d'un circuit convertisseur de fréquence 39.
Des moyens de génération d'une quatrième fréquence
de référence, 38, reçoivent le signal de sortie de l'oscilla-
teur de référence 5 appartenant aux moyens de génération de la première fréquence de référence 4, et ils produisent (ne
quatrième fréquence de référence fc' destinée à être appli-
quée au circuit convertisseur de fréquence 39.
Le circuit convertisseur de fréquence 39 comprend un mélangeur 40 destiné à mélanger la fréquence de sortie fOn des moyens synthétiseurs de fréquence 37n de l'étage final, et la fréquence de sortie fc des moyens de génération de la quatrième fréquence de référence 38, et un filtre passe-bas 41 qui est destiné à prélever dans le signal de sortie du mélangeur 40 la fréquence de différence entre les
fréquences qui sont appliquées au mélangeur.
Les moyens synthétiseurs de fréquence de la figure 13 qui comportent les moyens synthétiseurs de fréquence 371 - 37n connectés en cascade, comprennent des diviseurs de
fréquence respectifs de rapport i/K, 351 - 35 n1. Par consé-
quent, lorsque n = 6, K = 10, fl = 0,1 MHz, et fc = 45 MHz, les fréquences de sortie fo1i f02 '' fO(n-1) des étages des moyens synthétiseurs de fréquence 371 - 37n allant du premier étage à l'étage de rang (n-1) sont: fal: 4,50 MHz à 4,59 MHz, f02: 4,500 MHz à 4,599 MHz... fO(n-1): 4,500000 MHz à 4,599999 MHz Du fait que la fréquence de sortie fOn des moyens synthétiseurs de fréquence 37n de l'étage final n'est pas divisée par un facteur égal à K, cette fréquence est: fon: 45,000000 MHz à 45,99999 MHz Du fait que la fréquence de sortie f du circuit convertisseur de fréquence 39 représente la différence entre la quatrième fréquence de référence fc (45 MHz) provenant
des moyens de génération de la quatrième fréquence de réfé-
rence, 38, et la fréquence de sortie fOn' cette fréquence est la suivante: f0: 0,000000 MHz à 0,999999MHz, ou 0 à 999999Hz Par conséquent, les commutateurs de sélection 151 - 15n des moyens synthétiseurs de fréquence 371 - 37n
peuvent commuter les fréquences par pas de 0 à 9 aux posi-
tions respectives de 1 Hz, 10 Hz...100 kHz.
Le fonctionnement des moyens de commutation
131 - 13n, des moyens de génération d'impulsions de synchro-
nisation 12 et des moyens de génération des secondes fré-
quences de référence 71 - 7K est le même que celui des élé-
ments correspondants de la figure 2. Les fréquences avant et
après la commutation de fréquence présentent donc la conti-
nuité de phase à l'instant de la commutation de fréquence par chacun des moyens de commutation 131 - 13n. Par conséquent, pour une raison identique à celle indiquée à l'occasion du circuit de la figure 11, le signal de sortie de fréquence f01ol présente également la continuité de phase à l'instant de la commutation de fréquence par les moyens de commutation
De façon similaire, les signaux de sortie des fré-
quences restantes f02' f03s''fn présentent la continuité de phase lorsque ces fréquences sont commutées. Le signal de sortie final fo qui est émis par le mélangeur 40 présente également la continuité de phase. La reproductibilité de phase de la fréquence de sortie f0 des moyens synthétiseurs de fréquence du premier ol étage, 371, n'est obtenue que lorsque fc est un multiple de
f', et lorsque la période de commutation des moyens de com-
mutation 131 est T = Kl/f1. Par conséquent, même si fc est un multiple de f, le signal de sortie final de fréquence f0ne peut pas présenter la reproductibilité de phase dans tous les cas autres que celui auquel 0 est sélectionné aux positions autres que celle correspondant au commutateur de
sélection 15n de l'étage final (dans les moyens de généra-
tion de seconde fréquence de référence 71 parmi les moyens
71 - 7K).
La figure 14 montre une version modifiée du syn-
thétiseur de fréquence direct de la figure 13, avec certains
composants supplémentaires.
Sur la figure 14, un diviseur de fréquence pro-
grammable de rapport 1/S, 42, effectue une division de fré-
quence avec un facteur de division de fréquence S, basé sur
le signal provenant d'un dispositif de commande 44.
Un détecteur 43, fonctionnant sous la dépendance d'un signal de sélection de mode du dispositif de commande 43 qu'on envisagera ci-après, sélectionne soit une valeur particulière, par exemple 0 volt, de la tension de sortie du circuit convertisseur de fréquence 39, en tant que signal de sortie final du synthétiseur de fréquence direct, soit une
valeur particulière, par exemple 'r/2 radians, de la diffé-
rence de phase entre la fréquence de sortie f et la fré-
o quence de référence externe fs' Le dispositif de commande 44 applique au diviseur de fréquence programmable 42 un signal pour spécifier, d'une manière qu'on décrira, un facteur de division de fréquence S pour le diviseur de fréquence 42, de façon à obtenir la reproductibilité de phase pour le signal de sortie final fO' au moment de la commutation de fréquence. Le dispositif de commande 44 spécifie le mode de fonctionnement du détecteur de phase 43. En outre, le dispositif de commande 44 change les données de réglage de fréquence sous la dépendance d'une impulsion provenant du détecteur 43 et d'une impulsion de
synchronisation provenant du circuit de génération d'impul-
sions de synchronisation 26.
On supposera maintenant que la première fréquence
de référence fl est égale à 100 kHz, que les secondes fré-
quences de référence f21' f22... f2K sont respectivement de ,5 MHz, 40,6 MHz...41,4 MHz, que K est égal à 10, et que
les positions de la fréquence à commuter par les commuta-
teurs de sélection 151 - 15n correspondent respectivement à
1 Hz, 10 Hz...100 kHz.
Pour régler la fréquence de sortie fo du circuit convertisseur de fréquence 39 de façon qu'elle soit égale à un multiple de 1 kHz, par exemple, on met entièrement à zéro les réglages de fréquence aux positions de 100 Hz, 10 Hz et 1 Hz.
La fréquence de sortie finale fo est donc un multi-
ple de 1 kHz. Il en résulte que la fréquence de sortie fo
prend nécessairement la même phase toutes les 1 ms, c'est-à-
dire à la période correspondant à la fréquence de 1 kHz. De plus, la période T pour l'alignement sur la même phase des secondes fréquences de référence f21 - f2K est
T = 1/f1 = 1/100 x 103) = 10 ps.
La période de 1 ms correspondant à la fréquence de 1 kHz est donc un multiple de T. Les deux faits mentionnés ci-dessus impliquent que pour commuter la fréquence de sortie fo0 avec un incrément de 1 kHz, la période de commutation de 1 ms, correspondant à 1 kHz assure également la reproductibilité de phase pour le signal à la fréquence de sortie f o. Plus précisément, du fait que la période de commutation de 1 ms est égale à 100 lois la période de 10 ls, le facteur de division de fréquence S du diviseur de fréquence programmable est fixé à 100, de manière à effectuer la division de fréquence par un facteur de 100. Le circuit de génération d'impulsions de synchronisation 26
génère des impulsions de synchronisation à des périodes éga-
les à 100 fois la période 1/f1. Avec ces spécifications, le signal de sortie fo présente à la fois la continuité de phase
et la reproductibilité de phase. Ainsi, le dispositif de com-
mande 44 évalue la fréquence qui correspond à l'incrément de fréquence à commuter, sur la base des données de réglage de fréquence qui sont appliquées aux registres 141 - 14n' il calcule un facteur de division de fréquence S correspondant
à l'incrément de fréquence, et il applique la fréquence cal-
culée au diviseur de fréquence programmable 42.
De façon générale, pour le pas de fréquence fp, la période de commutation Tm qui satisfait la condition de reproductibilité de phase est: Tm = 1i/fp... (2-7) Si on désigne par S le facteur de division de fréquence du diviseur de fréquence programmable 42 on a: Tm = S/fz... (28) En réarrangeant les équations (27) et (28) ci-dessus, on obtient: S = fI/f.. (29) Le dispositif de commande 44 effectue le calcul correspondant à l'équation.(29) en introduisant dans cette
équation l'incrément de fréquence à commuter, et en comman-
dant ensuite le diviseur de fréquence programmable 42 avec le
facteur de division de fréquene S calculé. Le signal de sor-
tie final fo qui est ainsi produit possède à la fois la con-
tinuité de phase et la reproductibilité de phase aux instants
de commutation de la fréquence.
En résumé, pour obtenir uniquement la continuité de phase, on génère les impulsions de synchronisation aux intervalles 1/f1, comme l'indiquent les lignes courtes sur la figure 15. Pour obtenir à la fois la continuité de phase et la reproductibilité de phase, on génère les impulsions de synchronisation à des intervalles S fois supérieurs à
ceux indiqués ci-dessus, comme l'indiquent des lignes lon-
gues sur la figure 15.
Ainsi, l'utilisation supplémentaire du dispositif de commande 44 et du diviseur de fréquence programmable 42 assure la reproductibilité de phase du signal de sortie du
circuit convertisseur de fréquence 39. Comme il est représen-
té en (a) sur la figure 3-B, les fréquences ont la même phase à tous les points de continuité de phase. Cette phase t dépend de la différence de phase entre les deux signaux d'entrée qui sont appliqués au mélangeur 40 (les signaux de sortie des moyens de génération de la quatrième fréquence de
référence, 36, et des moyens synthétiseurs de fréquence 37n).
n Par conséquent, le point de continuité de phase P est décalé par rapport à la valeur zéro radian, comme il est représenté
en (a) sur la figure 16.
On règle les points de continuité de phase déca-
lés P, pour les amener par exemple à la valeur zéro radian, comme il est représenté en (b) sur la figure 16. On effectue
ce réglage par la procédure suivante.
Pour effectuer le réglage avec la marge d'erreur minimale, on fixe la période de la commutation de fréquence à sa valeur minimale. Pour réaliser ceci, on règle à 1 le facteur de division de fréquence S du diviseur de fréquence
programmable 42, et on génère les impulsions de synchronisa-
tion de façon à effectuer la commutation de fréquence à la période T = 1/f1. En outre, le dispositif de commande 44 émet un signal de sélection vers le détecteur 43, pour le placer dans un mode dans lequel il détecte O volt pour la
tension de sortie du circuit convertisseur de fréquence 39.
Le dispositif de commande 44 change ensuite les données de réglage de fréquence pour les faire correspondre par exemple à 1 Hz. La fréquence est ensuite commutée par l'impulsion de synchronisation, de façon que la fréquence de sortie fo du convertisseur de fréquence 39 soit égale à 1 Hz. Le détecteur 43 contrôle la tension de sortie du circuit de conversion de fréquence 39 et il produit une impulsion non répétitive, comme il est représenté en (c) sur la figure 17, à l'instant auquel la tension de sortie franchit O volt en passant d'une valeur négative à une
valeur positive, comme il est représenté en (b) sur la figu-
re 17. A la réception de l'impulsion non répétitive, le dis-
positif de commande 44 change les données de réglage de fré-
quence pour les faire correspondre à O Hz.
Sous l'action de l'impulsion de synchronisation suivante, représentée en (a) sur la figure 17, ces données de réglage de fréquence de O Hz remplacent les données de réglage de fréquence qui étaient placées précédemment dans le registre 14. Il en résulte que la fréquence de sortie fo0
est égale à O Hz.
On effectue ainsi le réglage à O radian des points de continuité de phase P. Comme on le voit sur la figure 17, il existe un retard maximal égal à 1/f1 entre l'instant
auquel le signal de sortie du circuit convertisseur de fré-
quence 39 est égal à O volt, et l'instant auquel l'impulsion de synchronisation suivante apparait. Il existe en outre un retard td d'environ 10 Ms entre l'apparition de l'impulsion de synchronisation et le changement du signal de sortie du filtre passe-bas 41. La valeur maximale de la différence de phase Ge produite par ces retards est:
9= 1
ge = 27rfb( f + td)... (30)
en désignant par fb la fréquence de sortie du filtre passe-
bas 41 avant le changement de fréquence. En pratique, l'erreur de phase est: Ge = 2 x 1 x ( 1 + 10 x 10-6) e 100 x 103 = 4 x 10- 5r (radian) Cette valeur montre que l'erreur de phase est suffisamment
faible pour être négligeable.
On va maintenant décrire comment changer la phase réglée au point de continuité de phase, pour la faire passer
de zéro radian à une valeur appropriée.
Lorsque la fréquence fb est produite pendant l'in-
tervalle de temps t = 11/f1, la variation de la phase 9b est: e = 2rfb x 1... (31) b f l En réarrangeant l'équation (31), on trouve que la fréquence fb exigée pour la variation de phase nécessaire Gb est: f lb 1= 1b... (32) fb=2 Lorsque fl = 100 kHz: Gb fb 2 *...(33) Si le pas de fréquence à commuter est de 1 Hz, on peut effectuer le réglage de la phase à des intervalles égaux à: Gb = 2 'r x 10- 5 (radian) On indiquera maintenant la commande de la phase
pour la fréquence de référence fS appliquée de façon externe.
On supposera que la fréquence fS est en phase avec la fré-
quence de sortie de l'oscillateur de référence 5 dans les
moyens de génération de la première fréquence de référence 4.
Pour commencer, le dispositif de commande 44 appli-
que un signal de détection au sélecteur 43 pour le placer dans un mode dans lequel il compare la phase de la fréquence fS appliquée au détecteur 43 avec celle de la fréquence de
sortie fo du circuit convertisseur de fréquence 39.
Si fo = fs' le fonctionnement est pratiquement le même que pour 0 Hz dans le réglage de la phase absolue de
* f.
o - 5 Le fonctionnement pour la génération d'un signal ayant la fréquence fb apparaîtra aisément si le réglage de
fréquence porte sur fs + fb.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, pour changer la phase d'une valeur appropriée, par exemple 0
radians, en désignant par f l'incrément de fréquence à com-
p muter, les impulsions de synchronisation doiventtie générées avec une période T donnée par: m m = 2fpTm. (34) Si la période Tm est un multiple de la période minimale T = 1/f1 satisfaisant la continuité de phase, la phase des fréquences de sortie est continue au moment de la commutation de la fréquence, et la phase change de m radians. En concevant le mode de réalisation de la figure 14 de façon à fixer em à 1 pour le réglage de la fréquence, on réalise une modulation à minimum (MSK)X La figure 18 montre un signal modulé obtenu lorsqu'on module les fréquences f1 (7 kHz) et f2 (8 kHz) en modulation à minimum (MSK). Sur la figure, la fréquence est commutée aux instants tO, t1, t2, etc. Aux instants t1 et t3, la phase change de 1- radians. Dans ce cas, la période Tm est de 500 Ps, conformément à l'équation (34). D'après l'équation (28), le facteur de division de fréquence S du diviseur de fréquence programmable 42 est:
-6 3
S = Tm x f1 = 500 x 106 x 100 x 3 = 50
La figure 19 montre un autre synthétiseur de fré-
quence direct dans lequel le principe technique qui inter-
vient dans le mode de réalisation de la figure 9 est appli-
qué au synthétiseur de fréquence direct de la figure 14.
Comme il est représenté, les moyens de génération
des secondes fréquences de référence 71 - 7K comportent res-
pectivement des boucles de verrouillage de phase à échantil-
lonnage 501 - 50Ky et des diviseurs de fréquence de rapport 1/K, 511 51K. En outre, les moyens de génération d'impul- sions de synchronisation 12 comportent également un diviseur
de fréquence de rapport i/K, 52.
Comme on l'a déjà indiqué en relation avec la figure 9, les signaux de sortie des boucles de verrouillage de phase à échantillonnage 501 - 50K sont commutés par le
commutateur de sélection 15 de l'étage final.
Si on suppose que la fréquence de sortie des moyens de génération de la troisième fréquence de référence, 31, est fc/MK, et que la fréquence de sortie des moyens de génération de la quatrième fréquence de référence, 36, est f0(K + MK - M)/MK, la fréquence de sortie f du circuit de conversion de fréquence 39 change à des intervalles de f1/MKP, dans la plage suivante: 1 i f 0 à (K-1--)f (M o:Oà X)f(M + 1 + 2 KP
Si K = M = 10, p = 5, f1 = 100 kHz, on réalise un synthéti-
seur de fréquence direct de type décimal à sept chiffres
dans lequel la fréquence de sortie fo0 change à des interval-
les de 0,1 Hz dans la plage de O à 999,9999 Hz.
Bien qu'on ait décrit un certain nombre de modes de réalisation spécifiques de l'invention, il faut noter que
celle-ci peut faire l'objet de diverses modifications.
On peut appliquer les principes techniques repré-
sentés sur les figures 6 à 8 aux modes de réalisation des figures 9 à 11, 13, 14 et 19, en plus de leur application au
mode de réalisation de la figure 2.
L'un des principes techniques des modes de réalisa-
tion des figures 9 et 10, ou les deux, peuvent être appliqués non seulement au mode de réalisation de la figure 12 mais également aux modes de réalisation des figures 11, 13, 14 et
et 19. En outre, le principe technique du mode de réalisa-
tion de la figure 9 est applicable au mode de réalisation de
la figure 10, et inversement.
Dans le mode de réalisation de la figure 11, les moyens synthétiseurs de fréquence 37 sont constitués par le circuit synthétiseur de fréquence 32 et par les moyens de commutation 13. Dans les moyens synthétiseurs de fréquence 37, les composants qui constituent le circuit synthétiseur
de fréquence 32 ne sont pas nécessairement le filtre passe-
bande 34, le diviseur de fréquence de rapport 1/K 35 et le
filtre passe-bas 36. On peut utiliser pour le circuit syn-
thétiseur de fréquence 32 une combinaison de composants quelconques, si elle prélève un signal de sortie à fréquence synthétisée qui est obtenu lorsque le signal de sortie du commutateur de sélection 15 et le signal de sortie des moyens de génération de la troisième référence de fréquence 31 font l'objet d'une synthèse de fréquence par le mélangeur
33 ou un élément analogue.
Lorsque dans les modes de réalisation des synthéti-
seurs de fréquence des figures 13, 14 et 19, on utilise les signaux de sortie pour des signaux d'interpolation destinés à d'autres synthétiseurs de fréquence élevée, les moyens de génération de la quatrième fréquence de référence 38 et le circuit convertisseur de fréquence 39 sont supprimés et on utilise le signal de sortie du filtre passe-bande 34n en
tant que signal de sortie final du synthétiseur.
Comme décrit ci-dessus, dans un générateur de signal conforme à l'invention, on aligne en phase avec une période prédéterminée un ensemble de signaux de secondes fréquences de référence qui sont émis par un ensemble de
moyens de génération des secondes fréquences de référence.
Lorsque les données de réglage de fréquence sont changées, les secondes fréquences de référence ne sont pas commutées avant que l'ensemble des signaux des secondes fréquences de référence soient également alignés en phase. Les signaux qui correspondent aux fréquences de référence avant et après la commutation de fréquence présentent donc une continuité de phase. Cette continuité de phase élimine effectivement des composantes parasites qui sont essentiellement produites par la commutation de fréquence dans un générateur de signal classique, et elle élimine évidemment les difficultés qui résultent des composantes parasites. Par conséquent, des instruments de mesure qui comprennent le générateur de signal conforme à l'invention sont exempts d'intervalles de temps
dans lesquels la mesure est impossible, à cause des composan-
tes parasites qui apparaissent pendant la commutation de fré-
quence rapide, et ces appareils peuvent donc effectuer des mesures rapides. Dans le domaine des télécommunications, un dispositif basé sur l'invention ne présente pas divers défauts tels que l'impossibilité de communiquer. Dans le cas
o l'oscillateur d'excitation d'un accélérateur de particu-
les élémentaires utilise l'invention, l'accélérateur n'est jamais perturbé et il assure une accélération continue. On peut en outre former aisément une onde à deux fréquences présentant une continuité de phase, comme dans le cas d'une modulation par saut de fréquence (FSK). Ceci est également vrai pour la modulation à minimum (MSK). En outre, si on applique l'invention à un appareil médical à résonance
magnétique nucléaire, comme par exemple un appareil de tomo-
graphie axiale à ordinateur basé sur la résonance magnétique nucléaire, l'excellente reproductibilité de phase que procure
l'invention améliore notablement les performances de l'appa-
reil.
Comme le montre la description qui précède, l'in-
vention assure la continuité de phase et la reproductibilité de phase à l'instant de la commutation de fréquence dans un
générateur de signal ayant une commutation de fréquence rapi-
de, un signal d'une grande pureté, et une limite supérieure
de fréquence élevée.
I1 va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits
et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (33)
1. Générateur de signal basé sur la Synthèse de Fréquenèe Directe, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de génération d'une première fréquence de référence (4) destinés à générer une fréquence de référence; un ensem-
ble de moyens de génération de secondes fréquences de réfé-
rence (71 -7K) destinés à générer, sous la dépendance du signal de sortie des moyens de génération de la première
fréquence de référence (4), K signaux ayant différentes fré-
quences Asin(UJlt + Y), Asin(LV2t + W)...Asin(W Kt + 4), qui sont en phase à un certain instant (t = O); des moyens de commutation (13) destinés à commuter sélectivement les signaux de sortie de l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K); et des moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12) destinés à générer des impulsions de synchronisation pour actionner les moyens de commutation (13) à un intervalle de temps T donné par LUJi+1T - WiT | = 21T (1 désignant un
nombre entier), avec i = 1, 2...K-1.
2. Générateur de signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K) comprend des circuits à boucle de verrouillage de phase respectifs
(191 -19K).
3. Générateur de signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K) est conçu de façon à produire respectivement des secondes fréquences de référence par l'intermédiaire de diviseurs de fréquence de rapport 1/M (201 - 20K), et les moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12) sont conçus de façon à produire des impulsions de synchronisation et des impulsions de restauration par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence
de rapport 1/M (21), et il existe en outre des moyens de res-
tauration qui mettent en phase les secondes fréquences de
référence à un certain instant, sous la dépendance des impul-
sions de restauration provenant des moyens de génération
d'impulsions de synchronisation (12).
4. Générateur de signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) ne génèrent des impulsions de syn-
chronisation que lorsqu'ils reçoivent un signal d'ordre de
commutation de fréquence.
5. Générateur de signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) génèrent des impulsions de synchro-
nisation sous l'effet du changement des données de réglage
de fréquence.
6. Générateur de signal selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le premier signal de fréquence de réfé-
rence qui est généré par les moyens de génération de la pre-
mière fréquence de référence (4) a une forme rectangulaire.
7. Générateur de signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux correspondant aux secondes fréquences de référence qui sont générés par les moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 7K) ont des fréquences respectives qui sont des multiples de la
première fréquence de référence.
8. Générateur de signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) génèrent l'impulsion de synchronisa-
tion à des instants prédéterminés qui sont fixés en prenant en considération les durées de retard des signaux de sortie
respectifs.
9. Générateur de signal selon la revendication 2,
caractérisé en ce qu'un mélangeur (18) est incorporé à l'in-
térieur ou à l'extérieur de la boucle des circuits à boucle
de verrouillage de phase (191 - 19K), et ce mélangeur mélan-
ge un signal traité dans cette boucle et un signal externe
pour établir une relation de fréquence désirée.
10. Générateur de signal selon la revendication 3, caractérisé en ce que les signaux de sortie, après division de fréquence par les diviseurs de fréquence (201 - 20K) des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K), sont appliqués aux moyens de commutation (13), et en ce que les signaux de sortie avant division de fréquence par les diviseurs de fréquence (201 - 20K) des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K)
sont appliqués à d'autres moyens de commutation.
il. Générateur de signal basé sur la Synthése de Fréquence Directe, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de génération d'une première fréquence de référence
(4) destinés à générer une fréquence de référence; un ensem-
ble de moyens de génération de secondes fréquences de réfé-
rence (71 - 7K) destinés à générer, sous la dépendance du signal de sortie des moyens de génération de la première
fréquence de référence (4), K signaux ayant différentes fré-
quences Asin(u)lt + Y), Asin(W 2t + ')...Asin( WKt + V), qui sont en phase à un certain instant (t = 0); des moyens de commutation (13) destinés à commuter sélectivement les signaux de sortie de l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K); des moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12) destinés à générer des impulsions de synchronisation pour actionner les moyens de commutation (13) à un intervalle de temps T donné par i+l T - u.T = 21lr (1 désignant un nombre entier), avec i = 1, 2...K-1; des moyens de génération
d'une troisième fréquence de référence (31) destinés à géné-
rer une troisième fréquence de référence; et des moyens
synthétiseurs de fréquence (37) destinés à effectuer la syn-
thèse de fréquence du signal de sortie des moyens de commuta-
tion (13) et du signal de sortie des moyens de génération de
la troisième fréquence de référence (31).
12. Générateur de signal selon la revendication 11, caractérisé en ce que la troisième référence de fréquence
générée par les moyens de génération de la troisième réfé-
rence de fréquence (31) est un multiple de la fréquence géné-
rée par les moyens de génération de la première fréquence de référence (4) . 13. Générateur de signal selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens de génération des
secondes fréquences de référence (71 - 7K) comprend des cir-
cuits à boucle de verrouillage de phase respectifs
(191 - 19K).
14. Générateur de signal selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K) est concu de façon à produire respectivement des secondes fréquences de référence par l'intermédiaire de diviseurs de fréquence de rapport 1/M (201 - 20K), et les moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12) sont conçus de façon à produire des impulsions de synchronisation et des impulsions
de restauration par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquen-
ce de rapport 1/M (21), et il existe en outre des moyens de restauration qui mettent en phase les secondes fréquences de
référence à un certain instant, sous la dépendance des -
impulsions de restauration provenant des moyens de génération
d'impulsions de synchronisation (12).
15. Générateur de signal selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) ne génèrent des impulsions de synchro-
nisation que lorsqu'ils reçoivent un signal d'ordre de commu-
tation de fréquence.
16. Générateur de signal selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) génèrent des impulsions de synchroni-
sation sous l'effet du changement des données de réglage de fréquence. 17. Générateur de signal selon la revendication 11, caractérisé en ce que le signal correspondant à la première
fréquence de référence qui est généré par les moyens de géné-
ration de la première fréquence de référence (4) a une forme rectangulaire. 18. Générateur de signal selon la revendication 11, caractérisé en ce que les signaux correspondant aux secondes fréquences de référence qui sont générés par les moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K) ont des fréquences respectives qui sont des multiples de la
première fréquence de référence.
19. Générateur de signal selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) génèrent l'impulsion de synchronisa-
tion à des instants prédéterminés qui sont fixés en prenant en considération les durées de retard des signaux de sortie respectifs. 20. Générateur de signal selon la revendication 13,
caractérisé en ce qu'un mélangeur (18) est incorporé à l'in-
térieur ou à l'extérieur de la boucle des circuits à boucle
de verrouillage de phase (191 - 19K), et ce mélangeur mélan-
ge un signal traité dans cette boucle et un signal externe
pour établir une relation de fréquence désirée.
21. Générateur de signal selon la revendication 14, caractérisé en ce que les signaux de sortie, après division de fréquence par les diviseurs de fréquence (201 - 20K) des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K), sont appliqués aux moyens de commutation (13), et en ce que les signaux de sortie avant division de fréquence par les diviseurs de fréquence (201 - 20K) des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K)
sont appliqués à d'autres moyens de commutation.
22. Générateur de signal basé sur la Synthèse de Fréquence Directe, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de génération d'une première fréquence de référence
(4) destinés à générer une fréquence de référence; un ensem-
ble de moyens de génération de secondes fréquences de réfé-
rence (71 - 7K) destinés à générer, sous la dépendance du signal de sortie des moyens de génération de la première
fréquence de référence (4), K signaux ayant différentes fré-
quences Asin(uJW1t + Y), Asin(W 2t +))...Asin(WKt +), qui sont en phase à un certain instant (t = 0); des moyens de commutation (13) destinés à commuter sélectivement les signaux de sortie de l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K); des moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12) destinés à générer des impulsions de synchronisation pour actionner les moyens de commutation (13) à un intervalle de temps T donnparl i+lT W iTI donné pari k_ - uTk = 211r (1 désignant un nombre entier), avec i = 1, 2...K-1, et k étant un entier positif différent de 0; des moyens de génération d'une troisième fréquence de référence (31) destinés à générer une troisième
fréquence de référence; des moyens synthétiseurs de fréquen-
ce (37) destinés à effectuer la synthèse de fréquence du signal de sortie des moyens de commutation (13) et du signal de sortie des moyens de génération de la troisième fréquence de référence (31); et un diviseur de fréquence (35) destiné à diviser en fréquence par un facteur k un signal mélangé qui est obtenu à partir du signal de sortie des moyens de
commutation (13) et du signal de sortie des moyens de généra-
tion de la troisième fréquence de référence (31).
23. Générateur de signal selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K) comprend des circuits à boucle de verrouillage de phase respectifs
(191 - 19K)
24. Générateur de signal selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K) est conçu de façon à produire respectivement des secondes fréquences de référence par l'intermédiaire de diviseurs de fréquence de rapport 1/M (201 - 20K), et les moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12) sont conçus de façon à produire des impulsions de synchronisation et des impulsions
de restauration par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquen-
ce de rapport 1/M (21), et il existe en outre des moyens de restauration qui mettent en phase les secondes fréquences de référence à un certain instant, sous la dépendance des impulsions de restauration provenant des moyens de génération
d'impulsions de synchronisation (12).
25. Générateur de signal selon la revendication 22, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) ne génèrent des impulsions de syn-
chronisation que lorsqu'ils reçoivent un signal d'ordre de
commutation de fréquence.
26. Générateur de signal selon la revendication 22, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) génèrent des impulsions de synchro-
nisation sous l'effet du changement des données de réglage
de fréquence.
27. Générateur de signal selon la revendication 22,
caractérisé en ce que le premier signal de fréquence de réfé-
rence qui est généré par les moyens de génération de la pre-
mière fréquence de référence (4) a une forme rectangulaire.
28. Générateur de signal selon la revendication 22, caractérisé en ce que les signaux correspondant aux secondes fréquences de référence qui sont générés par les moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K) ont des fréquences respectives qui sont des multiples de la
première fréquence de référence.
29. Générateur de signal selon la revendication 22, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions
de synchronisation (12) génèrent l'impulsion de synchronisa-
tion à des instants prédéterminés qui sont fixés en prenant en considération les durées de retard des signaux de sortie
respectifs.
30. Générateur de signal selon la revendication 23,
caractérisé en ce qu'un mélangeur (18) est incorporé à l'in-
térieur ou à l'extérieur de la boucle des circuits à boucle
de verrouillage de phase (191 - 19K), et ce mélangeur mélan-
ge un signal traité dans cette boucle et un signal externe
pour établir une relation de fréquence désirée.
31. Générateur de signal selon la revendication 24, caractérisé en ce que les signaux de sortie, après division de fréquence par les diviseurs de fréquence (201 - 20K) des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K), sont appliqués aux moyens de commutation (13), et en ce que les signaux de sortie avant division de fréquence par les diviseurs de fréquence (201 - 20K) des moyens de génération des secondes fréquences de référence (71 - 7K)
i5 sont appliqués à d'autres moyens de commutation.
32. Générateur de signal basé sur la Synthèse de Fréquence Directe caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de génération d'une première fréquence de référence (4) destinés à générer un signal correspondant à une première fréquence de référence; un ensemble de moyens de génération
de secondes fréquences (71 - 7K), destinés à générer respec-
tivement, sous la dépendance du signal de sortie des moyens de génération de la première fréquence de référence (4), K signaux ayant différentes fréquences Asin(W1t +), Asin(C2t + t)...Asin(WKt + À), qui sont en phase à un
certain instant (t = 0); des moyens de génération d'impul-
sions de synchronisation (12) destinés à générer des impul-
sions de synchronisation avec un intervalle de temps t donné p a Ji+lT Ji par | + - _ i = 211r, en désignant par 1 un nombre entier et par S un nombre entier positif différent de 0, et avec i = 1,2...K-1; un ensemble de moyens synthétiseurs de fréquence (371 - 37n) connectés en cascade, chacun de ces moyens synthétiseurs de fréquence (371 - 37n) comprenant des
moyens de commutation (131 - 13n) destinés à commuter sélec-
tivement les signaux de sortie provenant de l'ensemble des moyens de génération des secondes fréquences (71 - 7K), sous la dépendance de l'impulsion de synchronisation provenant des moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12), un mélangeur (331 - 33n) destiné à mélanger un signal d'entrée qui lui est appliqué et le signal de sortie provenant des moyens de commutation (131 - 13n) et un diviseur de fréquence (351 352...) destiné à diviser par un facteur égal à k la fréquence du signal de sortie du mélangeur (331 - 33n); et
des moyens de génération d'une troisième fréquence de réfé-
rence (31) destinés à générer un signal correspondant à une troisième fréquence de référence qui est verrouillé en phase
sur le signal de sortie des moyens de génération de la pre-
mière fréquence de référence (4), et à appliquer le signal
correspondant à la troisième fréquence de référence au pre-
mier étage (371) des moyens synthétiseurs de fréquence
(371 - 37n).
33. Générateur de signal selon la revendication 32,
caractérisé en ce que l'étage final (37n) des moyens synthé-
tiseurs de fréquence ne comporte pas le diviseur de rapport 1/k. 34. Générateur de signal basé sur la Synthèse de Fréquence Directe, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de génération d'une première fréquence de référence (4) destinés à générer une première fréquence de référence; un ensemble de moyens de génération de secondes fréquences (71 - 7k), générant respectivement, sous la dépendance du
signal de sortie des moyens de génération de la première fré-
quence de référence (4), K signaux ayant différentes fré-
quences Asin( 1t + q), Asin( 2t + ()...Asin(WKt + y), qui sont en phase à un certain instant (t = 0); des moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12) destinés
à générer des impulsions de synchronisation avec un inter-
valle de temps T donné par = 21+, en
S S 2
désignant par 1 un nombre entier et par S un nombre entier positif différent de 0, et avec i = 1,2...K-1; un ensemble de moyens synthétiseurs de fréquence (371 - 37n) connectés en cascade, chacun de ces moyens synthétiseurs de fréquence (371 - 37n) comprenant des moyens de commutation (131 - 13n)
destinés à commuter sélectivement les signaux de sortie pro-
venant de l'ensemble des moyens de génération des secondes
fréquences (71 - 7K),' sous la dépendance de données de régla-
ge de fréquence et de l'impulsion de synchronisation prove-
nant des moyens de génération d'impulsions de sychronisation (12), un mélangeur (331 - 33n) destiné à mélanger un signal
d'entrée qui lui est appliqué et le signal de sortie prove-
nant des moyens de commutation (131 - 13n), et un diviseur de fréquence (351, 352) destiné à diviser par un facteur égal à k la fréquence du signal de sortie du mélangeur
(331 - 33n); des moyens de génération d'une troisième fré-
quence de référence (31) destinés à générer un signal corres-
pondant à une troisième fréquence de référence qui est verrouillé en phase sur le signal de sortie des moyens de génération de la première fréquence de référence (4) et à appliquer le signal correspondant à la troisième fréquence de référence au premier étage (371) des moyens synthétiseurs
de fréquence (371 - 37n); des moyens de détection (43) des-
tinés à détecter le fait que le signal de sortie de l'étage final (37n) des moyens synthétiseurs de fréquence (371 - 37n) prend une phase prédéterminée; et un circuit de commande (44) destiné à produire les données de réglage de fréquence prédéterminées lorsque le circuit de commande reçoit des données de réglage de phase qui sont appliquées de façon externe, ainsi que le signal de détection provenant des moyens
de détection (43).
35. Générateur de signal selon la revendication 34, caractérisé en ce que les moyens de génération d'impulsions de synchronisation (12) comprennent un diviseur de fréquence variable (42) destiné à diviser la première fréquence du signal de sortie, sous la dépendance d'un signal de commande provenant du circuit de commande (44), par un facteur de
division correspondant à l'incrément de fréquence qu'on uti-
lise pour changer le signal de sortie final.
36. Générateur de signal selon la revendication 34,
caractérisé en ce que l'étage final (37n) des moyens synthé-
tiseurs de fréquence comprend des moyens de génération d'une quatrième fréquence de référence (38) destinés à générer un signal correspondant à une quatrième fréquence de référence qui est verrouillé en phase sur le signal de sortie des moyens de génération de la première fréquence de référence (4), et un mélangeur (40) destiné à mélanger le signal de sortie des moyens de génération de la quatrième fréquence de
référence (38) et des signaux de sortie provenant du divi-
seur de rapport 1/k ou du mélangeur de l'étage final (37n)
des moyens synthétiseurs de fréquence.
37. Générateur de signal selon la revendication
34, caractérisé en ce que les moyens de détection.(43) détec-
tent une amplitude prédéterminée du signal de sortie des moyens synthétiseurs de fréquence, ou une différence de phase
prédéterminée entre le signal de sortie et le signal de fré-
quence de référence appliqué de façon externe.
38. Générateur de signal selon la revendication 34, caractérisé en ce que la valeur particulière de l'amplitude du signal de sortie des moyens synthétiseurs de fréquence que détectent les moyens de détection (43) correspond à un point
de potentiel égal à zéro.
39. Générateur de signal selon la revendication 34, caractérisé en ce que le signal de sortie de ce générateur de
signal est un signal en modulation à minimum (MSK).
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