Page 65 - THF

•mp•radio-ref-novembre-2009 6/11/09 8:46 Page 19

Pilote à haute stabilité pour balise

SHF synthétiseur à oscillateur auxiliaire

André Jamet, F9HX

Les Chinois ont inventé la roue. On le dit.
F9HX a inventé le synthé à oscillateur auxiliaire. Il le dit…

But Solution proposée

De nombreuses balises réalisées par des OM sont en La description de notre synthétiseur de fréquence utilisable pour les SHF
service dans les bandes amateur. Elles permettent un a été décrit dans plusieurs revues [1,2,3] et été réalisé à plus de cent exem-
diagnostic des performances d’un équipement, de la plaires. Il a aussi été décrit par plusieurs OM sous des formes voisines
propagation à un instant donné, de vérifier la préci- sous le vocable de DFS (Direct Frequency Synthesis) [4,5,6] .
sion du calage en azimut d’une parabole, de consta- Il permet effectivement, à partir d’un oscillateur à quartz de haute stabi-
ter la directivité d’un aérien et bien d’autres choses lité, d’obtenir une fréquence par multiplication, division et addition. Elle
encore. Malheureusement, très souvent, l’exactitude servira d’oscillateur local pour un transceiver. La figure 1 rappelle le
de la fréquence en SHF n’est pas très bonne. Alors, montage délivrant une fréquence de 106,5 MHz destinée à piloter un OL
trouver une balise est quelquefois hasardeux, même à 10 224 MHz pour un transceiver 3 cm.
si la connaissance de la fréquence de réception est Cependant, il n’est pas possible d’obtenir une fréquence quel-
assurée. Il est donc intéressant de disposer d’un Figure 1 conque avec
moyen permettant une très grande stabilité de la fré- ce schéma car
quence des balises SHF malgré les variations éven- les opérations
tuelles de température et le vieillissement de leurs arithmétiques
composants. ne le permettent
pas en partant
Solutions d’une référen-
ce unique.
La solution utilisée le plus souvent est l’emploi d’un Schéma-bloc synthétiseur 106,5 MHz
OCXO de construction OM. Le quartz pilote oscille
aux alentours de 100 MHz, en partiel 3 ou 5. Pour que L’idée, sans doute originale (sans doute, parce qu’on ne peut jamais être
le montage n’oscille pas en fondamental, un circuit certain d’innover), est d’ajouter un oscillateur auxiliaire à fréquence ajus-
accordé est placé dans le circuit. Son accord a une table dans la chaîne de traitement du signal. Sa stabilité en fréquence
influence considérable sur la fréquence d’oscillation devra être très bonne, mais moindre que celle de la référence à 10 MHz.
et cela obère la stabilité. De plus, il a été constaté que Un exemple est donné figure 2 pour une émission à 10 368,900 MHz
les quartz de coupe AT présentaient un défaut impor- dans la bande des balises. Cette fréquence a été choisie car elle permet-
tant : le retrace effect. Après un arrêt, l’oscillateur ne tra, comme on le verra plus loin, de faciliter les mesures de stabilité. La
reprend pas la fréquence sur laquelle il oscillait. En sortie du synthétiseur est à 108,009375MHz et sera multipliée ensuite par
plus du vieillissement inhérent à ces composants de 96. L’oscillateur auxiliaire est à 1,990625 MHz pour établir la relation :
stabilité moyenne, ce défaut de retrace est très 110 MHz – 1,990625 MHz = 108,009375 MHz
gênant lorsque l’oscillateur est soumis à des mises
Figure 2
sous tension et des arrêts. Ce n’est pas le cas d’une Quelles sont la
balise qui est censée fonctionner en permanence. précision et la
Cependant, il peut y avoir des coupures du courant stabilité obte-
d’alimentation et des arrêts volontaires pour la main- nues avec ce
tenance. En pratique, tous les OM pratiquant les SHF montage qui
ont pu constater le manque d’exactitude de la fré- inclut un simple
quence des balises pilotées de la sorte. oscillateur à
Il est nécessaire, comme pour les OL de transverters quartz dans la
Schéma-bloc du synthétiseur pour balise 10368,900 MHz
SHF, d’utiliser une référence de fréquence de haute chaîne ?
qualité. Cela suppose, tant pour le vieillissement que La fréquence 110 MHz est connue et stable comme la référence d’entrée
pour la non-répétitivité, d’utiliser un OCXO profes- à 10 MHz. Les combinaisons où elle entre conservent sa qualité. Alors, le
sionnel à 5 ou 10 MHz. Ces composants sont très oné- seul élément apportant un risque d’erreur de fréquence et d’instabilité
reux à l’état neuf. Bien que la demande ait fortement est l’oscillateur auxiliaire qui est à environ 2 MHz.
augmenté depuis l’introduction du synthétiseur
F5CAU/F9HX, on peut trouver de seconde main de Quelle est son influence sur la fréquence produite par le synthétiseur et
tels OCXO à des prix abordables. l’impact sur la fréquence de la balise à 10 GHz ?
A partir de cette fréquence ultra-stable, il faut la Si la stabilité de l’oscillateur auxiliaire est de 10 (0,1 ppm) soit 0,2 Hz à
-7
manipuler pour obtenir celle désirée. La solution du 2 MHz, l’écart apparaîtra après multiplication par 96 pour obtenir 10 GHz.
PLL est réalisable. Un DDS (Direct Digital Synthesiser) Il sera de : 0,2 x 96 = 19,2 Hz si la fréquence de référence est parfaite-
peut être une bonne solution, même si le bruit de ment exacte.
phase est un peu fort car ce n’est pas très gênant pour
une balise. Son influence est donc environ 50 fois moindre que celle produite par un
Pour ceux qui n’aiment pas jongler avec la stabilité de OCXO travaillant aux alentours de 100 MHz.
la boucle d’un PLL et ceux qui craignent la soudure de En pratique, avec une balise dont on connaît la fréquence avec cette pré-
puces CMS à quarante pattes, voici une solution originale. cision, et avec un récepteur dont la connaissance de fréquence est du

65