CH313478A - Procédé de stabilisation de la fréquence d'oscillateurs à hyperfréquences - Google Patents

Description

Procede de Stabilisation de la frequence d'oscillateurs ä hyperfrequences Ort sait que certains oscillateurs ä hyper- fr6quences, par exemple les klystrons reflex ou les tubes ä ondes progressives, permettent un accord electronique Sur la frequence d6si- r6e par application dune tension convenable ä une des electrodes du tube. 0n sait egale- ment que ces oscillateurs, s'ils ne sont associes avec aucun dispositif stabilisateur, sont affec- tds dune derive relative de Fordre de 10-E ou 10-53 si leurs sources d'alimentation emploient du courant alternatif redresse, meine si la source de chauffage est continue, alors que la stabilite desirable est de Fordre de 10-7 ou 10-s. 11 est donc necessaire de les associer avec un dispositif assurant un taux de Stabi lisation (rapport entre les derives absolues de l'oscillateur sans et avec stabilisation) de for- dre de 1000 ou 2000.

0n connait dejä diffdrents dispositifs pro pos6s dans ce but, qui comportent g6n6rale- ment un circuit oscillant couple avec 1'oscil- lateur et accorde Sur la frequence nominale de celui-ci, des moyens pour deriver de ce circuit une frequence differentielle correspon- dant ä 1'ecart par rapport ä la frequence no minale, et un discriminateur de frequence recevant ladite frequence differentielle et fournissant une tension correctrice fonction de 1'ecart en grandeur et signe, cette tension etant apphquee ä une electrode du tube, par exemple au reflecteur s'il s'agit d'un klystron reflex.

L'inconvenient de ces dispositifs est d'uti- liser comme reference une frdquence qui est elle-meme une hyperfrequence, par conse- quent ou bien les reglages sont trop critiques si la surtension du circuit oscillant est elevee, ou bien la regulation manque de sensibilite si la surtension est reduite.

0n connait, d'autre part, un dispositif dans lequel Fdcart de frequence est transforme en une tension modulatrice dune frequence plus faible, cette tension etant utilisee, apres demodulation, pour la correction. Ce Systeme presente un mauvais rapport signal/bruit, ses reglages sont critiques et ne couvrent qu'une bande etroite.

Le but de la presente invention est de fournir une Stabilisation bastle Sur un prin- cipe different et evitant les inconvenients exposes.

La presente invention a pour objet un procede de Stabilisation de la frequence, d'oscillateurs ä hyperfrequences et ä accord electronique et un dispositif pour la mise en aeuvre deRTI ID="0001.0269" WI="4" HE="4" LX="1201" LY="2104"> ce procede. Le procede selon Fin- vention est caracterise en ce qu'on module la frequence ä stabiliser par une frequence locale beaucoup plus faible, puis en ce qu'on degage une frequence laterale du produit de modulation au moyen d'un circuit oscillant accorde sur une frequence laterale nominale, en ce qu'on melange ä nouveau la frequence de sortie de ce circuit accorde avec la fre- quence ä stabiliser de fagon ä degager la fre- quence locale affectee dune variation de phase fonction du desaccord par rapport ä la frequence nominale de 1'oscillateur, et en ce qu'on attaque par cette frequence dephasee un discriminateur de phase fournissant ä la sortie une tension de correction fonction du dephasage.

0n remarquera que la stabilite d'un oscil- lateur muni d'un tel dispositif est subordon- nee ä la stabilite de la source de frequence locale. Cependant, cette frequence etant beaucoup plus faible que celle de 1'oscillateur, de fordre de plusieurs dizaines de megacy- cles par seconde, par exemple, an sait r6ali- ser de tels oscillateurs stables ä 10-6 pres, c'est-ä-dire ne subissant qu'une derive de quelques dizaines de cycles par seconde. Cette derive, reportee sur 1'oscillateur ä hy- perfr6quence, ne conduit qu'ä un ecart relatif inferieur ä la limite de stabilite que Fon se propose d'atteindre.

Le dessin annex6 represente ä titre d'exemple non limitätif 1e schema dune forme d'execution d'un dispositif pour la mise en aeuvre du proc6de selon 1'invention.

L'oscillateur ä hyperfrequence 1, un klystron reflex dopt la frequence nominale est F1, debite de Nnergie vers 1e circuit d'utilisa- tion 2. Sur 1e trajet de cette energie, on inter- pose un trongon de guide 3 couple lat6rale- ment par des fenetres 4, 5 avec deux autres tronrons de guide 6, 7. L'ensemble des gui- des 3, 6, 7 peut etre realise tres simplement au moyen (Tune plaquette en dielectrique metallisee, (ans laquelle an pratique des en- tailles separant incompletement la plaquette en trois trongons paralleles, et (ans lesquelles an glisse des separations m6talliques 15, 16. A 1'endroit oü les guides doivent etre couples par manque de s6paration m6tallique, an perce des orifices 4, 5 que Fon peut obstruer plus ou moins ä 1'aide de vis 17, 18 pour regler 1e couplage. Sur les parties 6, 7 de la plaquette sont respectivement montees des diodes ä cristal 8, 9. La diode 8 est reliee ä travers une ligne coaxiale ä un oscillateur 10 ä fr6quence -F3 relativement basse, de Vordre de 20 ä 30 Mc/s par exemple. Le guide 6 est couple ä travers une autre ligne coaxiale ä une cavite 12 accordee sur une frequence la terale F2 r6sultant de la modulation de F1 par F3 (F2 <I≥</I> F1 F3). La sortie de cette cavite est reliee au guide 7 ä travers un dephaseur eventuel 11 represente en pointille. Le cristal 9 est .relie ä travers 1'amplificateur 13 sans distorsion de phase ä un melangeur 14 cons- titu6 par un tube bigrille dopt une grille est alimentee par la sortie de 1'amplificateur 13, tandis que 1'autre grille est attaquee directe- ment par la source de frequence locale 10. Le circuit de sortie du tube 14 injecte la ten- sion (ans 1e circuit d'alimentation du r6flec- teur du klystron 1.

Le dispositif fonctionne comme suit : 1e guide 6 regoit ä travers la fenetre 4 une frac- tion de 1'energie ä la frequence F1 du klystron 1 et une energie beaucoup plus grande ä la frequence intermediaire F3 fournie par 1'oscil- lateur 10. Ces energies sont melangees (ans 1e cristal 8 et il en resulte deux frequences laterales F1 -I- F3 et<I>F, -</I> F3. Ces frequences ne peuvent pas passer par la fenetre 4 qui est suffisamment attenuante, elles s'ecoulent donc vers la cavite 12. Celle-ci, qui est accordee sur une frequence laterale nominale, laisse passer cette frequence, tandis que la frequence symetrique est arretee.

Supposant que la frequence Fr varie et devient F'1, la frequence sortant de la cavit6 12 devient F'1 F3. L'onde ä cette frequence d6saccordee est ramenee vers 1e guide 7 qui regoit d'autre Part ä travers la fenetre 5 1'energie du klystron ä la frequence F'1. Ces deux ondes sont melangees (ans 1e cristal 9. 0r, an sait de la th6orie generale des circuits accordes qu'une onde de frequence F'1 <I> </I> F3, faiblement d6saccordee sur la frequence d'ac- cord FZ <I> </I> F3 d'un circuit accorde, subit apres 1e passage d'un tel circuit un dephasage ö et une alteration d'amplitude par rapport ä la phase et ä 1'amplitude quelle aurait si elle n'etait pas desaccordee, ce dephasage et cette amplitude etant variables en fonction du desaccord entre<I>F'1 F3</I> et F1 <I> F3.</I> 0n peut alors demontrer que si 1'oscillateur 10 four- nit une tension proportionnelle ä sin <I>2</I> n F3 <I>t,</I> 1e signal detecte ä la sortie du cristal 9 est proportiohnel ä cos <I>(2</I> n F3 <I>t</I> -I- ö), c'est-ä- dire que le dephasage Bubi par 1'onde du klys- tron par Suite du desaccord a ete reporte Sur la frequence intermediaire F3, et que 1e signal de sortie de 9 a subi un decalage en quadra- ture Sur la tension de la source 10. Pour 1e cas oü il Wen serait pas ainsi; par Suite de 1'influence de la longueur des connexions par exemple, 1e dephaseur 11 peut servir ä rajus- ter les conditions de fagon ä ramener les deux tensions indiquees en quadrature exacte.

Le melangeur 14, dont les grilles sont at- ftaquees respectivement par les tensions V1 sin <I>2</I> n F3 <I>t</I> et V2 cos <I>(2</I> n F3 <I>t</I> -I- d), debite un courant de plaque proportionnel au produit de ces tensions, c'est-ä-dire

oü <I>p</I> designe un facteur constant et 1o une composante continue. La composante ä fre- quence double etant eliminee par une capa- cit6 shunt convenable, il apparait Sur la pla- que du tube; dont 1e circuit contient une resistance R, un potentiel continu

oü Vz designe une composante constante et V,n une composante variable avec 1e d6sac- cord. Cette composante depend ä la fois de V2 et de 8 ; V2 varie avec 1e desaccord

de la cavite 12 de surtension Q proportion- nellement ä 1'expression

tandis que ö est donne par

de sorte que J#m. est proportionnel ä l'expres- sion

La loi resultante de variation de<I>V</I> "i en fonction de

est representee en fig. 2 an reconnait une courbe de discriminateur qui donne une valeur de V. univoque pour cha- que ecart p F en grandeur et en signe, ce qui permet de 1'utiliser pour la correction.

Le Systeme decrit presente de multiples avantages, notamment 1e zero de la courbe de V. ne depend que du dephasage de la fre- quence laterale et est independant des ampli- tudes fournies par les oscillateurs 1 et 10 et de leurs attenuations 1e long de leurs diffe- rents chemins. Le taux de stabilisätion est eleve, la pente de la courbe de V. au voisi- nage du zero etant directement proportion- nelle ä laRTI ID="0003.0275" WI="16" HE="4" LX="1191" LY="1062"> surtension de la cavite. Les reglages et les adaptations ne sont pas critiques et sont valables pour une large bande. Enfin, la ten- sion amenee ä 1'amplificateur 13 est au maxi- mum quand 1e Systeme est ä 1'accord exact, et de ce fait 1'amplificateur fonctionne avec un rapport signal/bruit eleve.

Claims (3)

1. REVENDICATIONS I. Procede de Stabilisation de la frequence d'oscillateurs ä hyperfrequences et ä accord electronique, caracterise en ce qu'on module la frequence ä stabiliser par une frequence locale beaucoup plus faible, puis en ce qu'on degage une frequence laterale du produit de modulation au moyen d'un circuit oseillant accorde sur une frequence laterale nominale, en ce qu'on melange ä nouveau la frequence de sortie de ce circuit accorde avec la fre- quence ä stabiliser de fa@on ä degager la fre- quence locale affectee dune variation de phase fonction du desaccord par rapport ä la frequence nominale de 1'oscillateur, et en ce qu'on attaque par cette frequence dephasee un discriminateur de phase fournissant ä la sortie une tension de correction fonction du dephasage. II. Dispositif de stabilisation de la fre- quence d'oscillateurs ä hyperfrequences et ä accord electronique, pour la mise en aeuvre du procede selon la revendication I, caracte- ris6 en ce qu'il comporte des moyens pour moduler la frequence ä stabiliser par une fre- quence locale beaucoup plus faible, des moyens pour degager une frequence laterale du produit de modulation, au moyen d'un cir- cuit oscillant accorde sur une frequence late rale nominale, des moyens pour melanger ä nouveau la frequence de sortie de ce circuit accorde avec la frequence ä stabiliser de fagon ä degager la frequence locale affectee dune variation de phase fonction du d6sac- cord par rapport ä la frequence nominale de 1'oscillateur et des moyens pour attaquer par cette frequence dephasee un discriminateur de phase fournissant ä la sortie une tension de correction fonction du dephasage. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif suivant la revendication 1I, caracterise en ce qu'il comporte un tube me- langeur attaque, dune patt, par la source de frequence locale, d'autre part, par la meme frequence locale affectee d'un dephasage fonc- tion du dAaccord et decalee en quadrature par rapport ä la söurce.
2. 2. Dispositif suivant la sous-revendication 1, caracterise en ce qu'il est agence de fa@on que 1e decalage en quadrature soit ajuste au moyen d'un dephaseur.
3. 3. Dispositif suivant la revendicatiön II, caracterise en ce que les moyens de modula- tion comportent un ensemble de trois tron- rons de guide couples lateralement, 1e guide du milieu etant interpose sur 1e trajet de la frequence ä stabiliser, et les guides lateraux etant coup1es avec des diodes melangeuses.