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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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1. Définitions et principes de mesure
1.1 Définition d'un signal
Un signal sinusoïdal idéal (onde porteuse), ν(t) = A.sin(2πft), a une fréquence constante en fonction du temps, f = f 0 = constante. Cela signifie que la phase du signal croît linéairement avec le temps :
La fréquence moyenne d'un signal périodique continu sur un certain temps de mesure répond à la définition ci-dessous, et est illustrée par la figure 1.
Même si le signal est supposé idéal, il sera soumis aux processus de bruit et aux interférences dans le monde réel, ce qui signifie que les périodes peuvent varier. La notion de fréquence moyenne implique l'intégration des nombres de cycle des signaux comptés, sur au moins un cycle. La fréquence d'un signal ne peut pas être définie en mesurant une fraction de cycle.
Si on est confronté, par exemple, à des signaux modulés, à des signaux à saut de fréquence (hopping), à des signaux à balayage de fréquence (swept) ou à des signaux à impulsions répétées (burst) alors la fréquence f est une fonction du temps f(t) et la phase de (1) s'exprime différemment.
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BIBLIOGRAPHIE
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(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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