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Auteur(s)
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Fabrice STHAL : Professeur des universités à l'École nationale de mécanique et des microtechniques. Institut FEMTO-ST, département Temps-Fréquence
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Enrico RUBIOLA : Professeur d'électronique, à l'institut FEMTO-ST - Département Temps-Fréquence
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Lire l’articleINTRODUCTION
La fréquence d'un signal est la mesure du nombre d'oscillations pendant une unité de temps. Le hertz, son unité de mesure, correspond au nombre d'oscillations en une seconde. Dans la réalité, les signaux n'ont pas des fréquences stables et constantes, pas même les oscillateurs de référence servant d'horloge. Cet article vise à présenter les techniques de mesure associées au domaine temps-fréquence pour comparer un signal à un autre de référence en termes de fréquence ou de période, pour déterminer un intervalle de temps avec exactitude et pour assurer dans tous les cas une mesure métrologique avec les meilleures performances possibles.
La qualité d'un signal peut se caractériser dans le domaine temporel ou dans le domaine fréquentiel. Les techniques de comptage dans le domaine temporel seront présentées dans la première partie. La deuxième partie, elle, sera consacrée aux instruments spécifiques du domaine fréquentiel.
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2. Compteurs de base
Fréquencemètres, chronomètres, périodemètres à compteurs électroniques mesurent les fréquences par comptage du nombre d'alternances pendant un intervalle de temps unitaire choisi (1 seconde par exemple). Les périodes et intervalles de temps, eux, sont mesurés par comptage d'une fréquence fixe dont la période correspond à l'unité choisie (par exemple 10 MHz, soit 10–7 s).
Les compteurs logiques sont les composants fondamentaux de tel instruments. Ils servent également à obtenir les intervalles de temps et les fréquences de mesure par division de la fréquence de référence issue d'un pilote généralement incorporé.
2.1 Compteurs conventionnels
Ce principe n'est maintenant utilisé que dans des applications « premiers prix ». Ces compteurs mesurent selon la définition des fréquences (2) avec des restrictions. Le principe conventionnel est d'ouvrir une fenêtre d'exactement 1 s et de compter le nombre d'événements déclencheur du signal d'entrée qui se produisent au cours de cette seconde (figure 13). Il est possible de faire le déclenchement dans le sens montant ou descendant. Le registre de comptage contient le nombre de cycles comptés durant exactement une seconde, qui est une sorte de fréquence (cycles/s). Le temps du fenêtrage défini précisément à 1 s est obtenu à partir d'un oscillateur de référence (généralement le signal d'un oscillateur à quartz à 10 MHz), avec une bonne précision.
Le temps de fenêtrage n'est pas synchronisé avec le signal d'entrée (figure 4). L'incertitude de la mesure est de ± 1 cycle d'entrée, ce qui signifie que la résolution est de 1 Hz pour une porte temporelle de 1 s pour toutes les fréquences du signal d'entrée ...
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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).
-
(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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