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EnglishRÉSUMÉ
La fréquence d'un signal est la mesure du nombre d'oscillations pendant une unité de temps. Mais en pratique, les signaux n’ont pas de fréquence stable et constante, ce qui rend l’approche de la mesure temps-fréquence complexe. Cet article a pour objet la présentation des compteurs travaillant en haute fréquence (supérieure à 300 MHz), ainsi que les mesures de bruit de phase. Ainsi, sont traitées les mesures de fréquence micro-ondes qui nécessitent de faire appel à des formes de conversion abaisseuse de fréquences. Ensuite, sont présentées les différentes techniques qui permettent de caractériser un signal dans le domaine fréquentiel.
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Fabrice STHAL : Professeur des Universités à l'ENSMM - Institut FEMTO-ST, département Temps-Fréquence, Besançon
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Enrico RUBIOLA : Professeur des Universités à l'UFC - Institut FEMTO-ST, département Temps-Fréquence, Besançon
INTRODUCTION
Dans un premier dossier [R 686] sont présentés les principes de comptage ainsi que les compteurs de base utilisés dans le domaine temporel. Les techniques d’amélioration de la résolution pour obtenir des appareils de mesure plus précis sont abordées dans un second dossier [R 687].
Dans ce dossier [R 688], nous nous concentrons sur les compteurs travaillant sur les fréquences supérieures à 300 MHz, ainsi que sur les mesures de bruit de phase.
Après avoir passé en revue les différents principes des compteurs, il est nécessaire d'apporter des compléments dans le cas des compteurs micro-ondes. En effet, les limites des composants électroniques nécessitent différentes techniques pour ramener les mesures de fréquence micro-ondes dans le domaine usuel. Elles sont décrites dans notre premier paragraphe.
La dualité temps-fréquence fait qu'il peut être intéressant de caractériser un signal non pas dans le domaine temporel mais dans le domaine fréquentiel. Les différentes techniques sont abordées dans le deuxième paragraphe.
Il existe aujourd'hui des appareils à techniques numériques très compacts et performants capables de faire les deux caractérisations. C'est l'objet de notre dernier paragraphe.
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3. Traitements temporel et fréquentiel simultanés : une révolution numérique
Traditionnellement, les mesures de bruit de phase sont faites par les techniques analogiques. Comme nous venons de le voir, un capteur est utilisé pour convertir les fluctuations de la phase en une tension qui est échantillonnée et analysée par un analyseur à transformée de Fourier. Le transducteur est presque toujours un double mélangeur équilibré qui est suivi d'un amplificateur à faible bruit, et doit être étalonné à toutes les fréquences de Fourier de la bande de mesure.
Pour la caractérisation du bruit de phase de deux oscillateurs, le double mélangeur équilibré fonctionne comme un détecteur de phase uniquement lorsque les signaux de l'oscillateur local (LO) et les signaux d'entrée sont en quadrature de phase. Ainsi, les mesures de bruit phase analogiques de deux sources exigent que l'unité sous test soit verrouillée à la phase de la référence (figure 11 c ). En utilisant des techniques numériques, il est possible d'éliminer deux de ces restrictions, ce qui rend beaucoup plus simple la mesure du bruit avec une grande qualité.
La méthode numérique échantillonne les ondes RF plutôt que la tension de sortie du détecteur de phase . La détection de phase est réalisée par traitement numérique du signal, qui se traduit par plusieurs avantages :
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le détecteur de phase a une gamme de 2Nπ, ce qui élimine la nécessité d'une boucle de verrouillage de phase (PLL) ;
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tous les filtres numériques sont suffisamment plats pour éliminer la nécessité de calibrer des mesures individuelles.
Il est possible de rendre les erreurs du traitement du signal inférieures au bruit des convertisseurs analogique – numérique (CAN), qui déterminent le plancher de bruit du système numérique direct de mesure du bruit de phase. Ce bruit est assez élevé,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VERNOTTE (F.) - Stabilité temporelle et fréquentielle des oscillateurs : modèles - [R 680], Mesures et test électroniques (2006).
-
(2) - VERNOTTE (F.) - Stabilité temporelle et fréquentielle des oscillateurs : outils d’analyse - [R 681], Mesures et test électroniques (2006).
-
(3) - GIORDANO (V.), RUBIOLA (E.) - Synthèse de fréquence - [E 330], Électronique (2002).
-
(4) - GIORDANO (V.) - Génération de fréquence - [R 682], Mesures et test électroniques (2007).
-
(5) - DUBUS (J.P.) - Fonction comptage des appareils : Bascules et compteurs - Mesures et contrôle (1998).
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(6) - CHRONOS - La mesure de la fréquence des oscillateurs - Masson, 348 p (1991).
- ...
ANNEXES
1 Constructeurs et Fournisseurs
Aeroflex
Agilent Technologies
Anritsu Corporation
B&K Precision Corporation
Fluke Corporation
Pendulum Instruments AB
http://www.pendulum-instruments.com
M/A-COM
Mini-circuits
Stanford Research Systems
Symmetricom
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