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Commande automatique de la fréquence

Le récepteur radar requiert une plage d’ajustement de la fréquence de réception pour compenser les variations du transmetteur et de l’oscillateur local causées par le changement de température d’opération. Il possède donc généralement une commande automatique de fréquence (CAF).

CAF

Figure 1 : Schéma d’un récepteur ayant un une commande automatique de fréquence (CAF)

AFC in radio receivers
CAF
Préamplificateur de RF Mélangeur Filtre de bande Amplificateur de FI Démodulateur Amplificateur audio Local Oscillateur Varactor Le discriminateur de fréquences contrôle le varactor de ce récepteur.

Figure 1 : Schéma d’un récepteur ayant un une commande automatique de fréquence (CAF)

CAF dans les récepteurs radio

Une CAF est utilisée dans des situations pour lesquelles la fréquence d’un oscillateur doit être contrôlée par un signal externe. Le circuit perçoit la différence entre la fréquence réelle de l’oscillateur et celle désirée, et produit une tension proportionnelle à celle-ci.

Un varactor, ou diode à capacité variable, sert alors à garder la fréquence intermédiaire (FI) stable. Il produit en effet une réactance virtuelle qui sera incluse dans la fréquence de l’oscillateur pour son ajustement. Par exemple, avec une FI de 10,7 mégahertz et un oscillateur local (OL) de fréquence inférieure à la porteuse du signal, lorsque le OL diminue de fréquence, la FI augmente. Cela va donc en rétroaction augmenter la tension à la sortie du discriminateur et augmenter la réactance du varactor pour ramener la fréquence de l’oscillateur à celle désirée. Et vis-versa pour une augmentation de la fréquence du OL.

Ce type de CAF est utilisé dans les récepteurs radio, les transmetteurs MF et les synthétiseurs de fréquence pour stabiliser la fréquence. Il nécessite une amplitude relativement constante du signal d’entrée (signal reçu) ce qui n’est pas le cas pour un récepteur radar.

Récepteur radar
Système CAF

Figure 2 : Schéma du circuit de commande automatique de fréquence pour un récepteur radar (cas 1).

The figure shows a block diagram of an automatic frequency control in a pseudocoherent radar set.
Récepteur radar
Système CAF
Antenne Duplexeur Coupleur directionel Transmetteur Préamplificateur à faible bruit Mélangeur (premier détecteur) Amplificateur de FI Détecteur vidéo (second) Amplificateur vidéo Oscillateur local Circuit de contrôle Discriminateur de fréquences CAF Mélangeur CAF Amplificateur CAF de FI

Figure 2 : Schéma du circuit de commande automatique de fréquence pour un récepteur radar (cas 1).
(Passez sur les composantes pour avoir une description et cliquez pour suivre le lien correspondant)

CAF dans un récepteur radar

L’ajustement automatique de la fréquence dans un radar non cohérent ou un pseudo-cohérent utilise l’un des deux circuits suivants :

  1. La fréquence du transmetteur réajuste celle du récepteur (Figure 2) ;
  2. La fréquence du récepteur réajuste celle du transmetteur (Figure 3).

Dans les deux cas, un échantillon du signal transmis est gardé grâce à un coupleur directif mis entre le transmetteur et le duplexeur. Ce signal, de même fréquence que la porteuse, est mélangé avec celui de l’oscillateur local pour donner un signal CAF-FI qui sera envoyé dans un circuit discriminateur de fréquence très sensible pour donner une tension proportionnelle à la différence de fréquence et de polarité avec la FI du signal retourné par les cibles.

Ainsi, si la FI et la CAF-FI sont égales, le voltage à la sortie du discriminateur sera nul. Sinon la tension sera appliquée à l’oscillateur local pour corriger toute déviation en fréquence comme dans la figure 2. Alternativement, la tension peut être appliquée au transmetteur pour corriger sa fréquence. Ce second cas revient à utiliser l’oscillateur local plus stable comme étalon de fréquence.

Récepteur radar
Système CAF

Figure 3 : Schéma du circuit de commande automatique de fréquence pour un récepteur radar (cas 2).

Récepteur radar
Système CAF
Antenne Duplexeur Coupleur directionel Transmetteur Préamplificateur à faible bruit Mélangeur (premier détecteur) Amplificateur de FI Détecteur vidéo (second) Amplificateur vidéo Oscillateur local Circuit de contrôle Mélangeur CAF Amplificateur CAF de FI Discriminateur de fréquences CAF Amplificateur de CAF-FI CAF

Figure 3 : Schéma du circuit de commande automatique de fréquence pour un récepteur radar (cas 2).

Le circuit du cas 1 est le plus utilisé dans les radars peu couteux ou anciens qui se servent d’un magnétron auto-oscillant car ces derniers ne sont pas ajustables en fréquences. Le second cas est donc réservé pour les transmetteurs à tube micro-onde. La fréquence est alors ajustée en modifiant mécaniquement les dimensions de la cavité résonnante grâce à la tension du discriminateur.

Les radars entièrement cohérents n’ont pas besoin de CAF car la fréquence du transmetteur et du récepteur proviennent d’une même horloge interne ce qui donne une cohérence optimale et une stabilité totale entre les signaux émis et reçus.