15/10/2015
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Conception d’oscillateurs RF et
micro-ondes
Annick PLAGELLAT-
PENARIER
Master 2 EEA
2015-2016
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PLAN
Introduction
Caractéristiques
Oscillateurs « basse-fréquence »
Caractéristiques
Conditions d’oscillation
Stabilisation
Circuits à base de L et C
Oscillateurs à quartz
Oscillateurs Micro-ondes
Conditions d’oscillation
Diodes
Oscillateurs à transistors
Oscillateurs à diélectriques résonants
Oscillateurs à fréquence variable
Ampli et oscillateurs très fortes puissances
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Introduction
Oscillateurs :
constitués d’éléments actifs + passifs
Générateurs de signaux
RF jusqu’à quelques GHz
Micro-ondes 1GHz à 100GHz
Deux types :
A relaxation entre 2 états d’équilibre instable
Comportement non-linéaire
Signaux distordus
Pas utilisables en tant que source
Oscillateurs sinusoïdaux
Base des sources hyperfréquences
Caractérisés par : f, P, stabilité, pureté spectrale…
Conditions de démarrage identique en BF et en HF, mais exprimées
différemment
BF : critère de Brakhausen, exprimées en impédances
HF : formalisme paramètres S
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Caractéristiques
Puissance de sortie
Fréquence
Pureté spectrale : se traduit par la prépondérance de la raie
fondamentale sur les raies harmoniques.
qualifiée de bonne si l'amplitude du second harmonique est au moins
inférieure de 30 dB à celle de la raie fondamentale dBc
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Caractéristiques
Bruit de phase
Le mouvement désordonné des charges électriques au sein du
composant fluctuations de tension et de courant caractérisant ce
qu’on appelle le bruit propre de l’amplificateur.
modification de la phase du signal parcourant la boucle et change
donc la fréquence des oscillations.
Soit V(t) =V0[1+
(t)][cos(2

0t +
(t))]
avec (t) et
(t) : modulation d’amplitude et de phase du signal.
Les densités spectrales de puissance S(f) et S(f), en rad2/Hz (ou
dB.rad2/Hz) et V2/Hz, : répartition fréquentielle de
(t) et (t) .
En général, bruit d’amplitude de la source négligeable devant bruit de phase.
La modulation de phase du signal provoque un étalement de la puissance du
signal sur une bande de fréquence autour de la fréquence centrale
stabilité en fréquence des oscillateurs
domaine fréquentiel :variations de la puissance de sortie autour de fo
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Caractéristiques
Bruit de phase
à une certaine distance fm de fo, dans une bande de fréquence de
largeur 1 Hz, dBc/Hz.
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Caractéristiques
Bruit de phase
Mesure :
Asservir un oscillateur de référence de même fréquence que l’oscillateur à
tester au moyen d’une boucle de phase avec meilleure stabilité
Un mélangeur, utilisé comme détecteur de phase, délivre alors après filtrage,
un signal d’erreur V1 proportionnelle aux fluctuations de phase.
La densité spectrale des fluctuations de phase mesurée à l’analyseur de
spectre FFT
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Caractéristiques
Jitter
Ecart temporel entre le front idéal, et le front réel.
Aléatoire,
Caractérisé par sa densité spectrale de puissance S
T(f) (en s2/Hz), sa
puissance P
T(en s2) ou sa valeur efficace Jitterrms (en s)
Lien avec bruit de phase : bruit de phase d'une porteuse sinusoïdale,
modifie l'instant de passage par 0 de cette porteusegigue de phase
(ou jitter).
Soit le signal de porteuse s(t) = A.sin(2
f0t +
(t)),
Ou s(t) = A.sin(2
f0(t +
(t)/2
f0))
Jitter : T(t)=
(t)/2
f0
Donc
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Caractéristiques
Remarque :
Jitter constant : bruit de phase est d'autant plus grand que la fréquence de
la porteuse f0 est grande .....un jitter de 5ps est évidement moins gênant a
un fréquence de 1MHz (période 1ms) qu'a une fréquence de 10Ghz (période
100ps)....
Exemple de calcul
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Caractéristiques
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