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Auteur(s)
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Vincent GIORDANO : Directeur de recherche CNRS - Laboratoire de physique et de métrologie des oscillateurs (LPMO), CNRS/université de Franche-Comté
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Enrico RUBIOLA : Professeur, université Henri-Poincaré (Nancy-I)/École supérieure des sciences et technologies de l’ingénieur de Nancy (ESSTIN) - Laboratoire de physique des milieux ionisés et applications (LPMIA)
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Lire l’articleINTRODUCTION
La synthèse de fréquence consiste à générer à partir d’un signal fourni par un oscillateur de référence, un signal de fréquence différente. La stabilité de fréquence de l’oscillateur de référence est alors transférée au signal généré dont la fréquence correspond aux besoins de l’utilisateur.
Une synthétiseur de fréquence est par extension un instrument qui permet de générer, dans une gamme de fréquences donnée, un signal dont on peut ajuster la fréquence et l’amplitude et auquel il peut être imposé une modulation de fréquence, de phase ou d’amplitude.
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4. Synthèse directe numérique
Le principe du synthétiseur direct numérique (digital direct synthesizer DDS) est représenté sur la figure 15.
La sortie de l’accumulateur de phase à R bits adresse une ROM (read only memory) qui contient une représentation de la fonction sinus tabulée sur M bits. Cette ROM convertit l’information de phase produite par l’accumulateur en une valeur numérique représentant l’amplitude du signal. Un convertisseur numérique-analogique (CNA) à S bits traduit ensuite cette valeur numérique pour délivrer le signal analogique de fréquence ν S = (n/d)ν E avec d = 2 R . Le signal obtenu correspond à l’échantillonnage de la fonction idéale sin 2πν S. Conformément au théorème de l’échantillonnage, la fréquence maximale qu’il est possible de synthétiser est alors ν E/2.
La résolution fréquentielle de ce type de synthétiseur est remarquable. Pour un signal d’horloge de ν E = 100 MHz, il est possible d’utiliser un accumulateur à 48 bits. Le pas de fréquence élémentaire est alors Δν = ν E/248 » 0,4 µHz.
Le spectre du signal généré contient de très nombreuses raies parasites qui proviennent :
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de l’échantillonnage du signal. Ces raies aux fréquences kν E ± ν S sont en général atténuées par un filtre antirepliement placé en sortie ;
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de la troncature des informations. En effet, les nombres de bits du convertisseur (S) et de la ROM (M) sont limités par la technologie. Il résulte pour chaque valeur de la phase x i délivrée par l’accumulateur, une erreur pseudo-aléatoire sur la représentation de la tension du signal de sortie. Cette erreur se traduit sur le spectre de sortie par des raies parasites très voisines. Il est important de noter que l’erreur de représentation due à la troncature est parfaitement déterministe mais dépend de la fréquence générée.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RUTMAN (J.) - Characterization of Phase and Frequency Instabilities in Precision Frequency Sources : 15 years of Progress (Caractérisation des instabilités de phase et de fréquence : 15 ans de progrès) - . Proceedings of IEEE, 66, 9, 1048-1075 (sept. 1978).
-
(2) - CHRONOS - La mesure de la fréquence des oscillateurs - . Masson (1991).
-
(3) - RUBIOLA (E.), GIORDANO (V.) - « Phase Noise Metrology » (Métrologie du bruit de phase) - dans Noise, Oscillators and Algebraic Randomness, 189-215, Michel Planat Editor, Lecture Notes in Physics, Springer (2000).
-
(4) - FERRE-PIKAL (E.S.), coll - Draft revision of IEEE STD 1139-1988 standard definitions of physical quantities for fundamental frequency and time metrology – Random instabilities (Révision de la norme IEEE STD 1139-1988 concernant les définitions des quantités physiques utilisées en métrologie Temps-Fréquences. Instabilités aléatoires) - . Proceedings of the 51st Frequency Control Symposium, Orlando (FL, États-Unis), 338-357 (28 et 29 mai 1997).
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(5) - GIORDANO...
ANNEXES
1 Constructeurs et fournisseurs
Cette liste n’est pas exhaustive.
Agilent Technologies
http://www.agilent.com/country/French
Rohde et Schwarz GmbH
Anritsu Corporation
Fluke Corporation
Stanford Research Systems (BFI Optilas S. A. en France)
https://www.thinksrs.com/ ET https://www.acalbfi.com/fr/
Intel Corporation
Philips Semiconductors
http://www.semiconductors.philips.com/sales
Nippon Motorola Ltd (en France, par exemple : Avnet EMG)
Qualcomm Incorporated
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