Co je to frekvenční syntetizér?

Frekvenční syntetizér je zařízení, které produkuje tvar vlny na frekvenci určené analogovými nebo digitálními obvody. Nejběžnější syntetizér kmitočtu používá napěťově řízený oscilátor (VCO), který je řízen fázově uzamčenou smyčkou (PLL) pomocí stabilní frekvenční reference. Frekvenční syntetizátory se používají ve většině telekomunikačních zařízení určených k přenosu nebo příjmu na určitém rozsahu frekvencí v dílčím pásmu.

Operace je umožněna řízením frekvence VCO tak, aby se přímo nebo nepřímo zablokovalo na referenční frekvenci. Řízení VCO je dosahováno proměnným stejnosměrným napětím (DC), které je schopné plynule upravovat frekvenci VCO. Pokud je výstupní kmitočet VCO příliš nízký, je možné použít násobení frekvence podle potřeby. V podobných aplikacích je digitálně řízeným oscilátorem vylepšený VCO s dalšími vlastnostmi pro širší rozsah frekvencí a speciálními vlastnostmi, jako je rychlejší blokování frekvence.

Digitální dělení kmitočtů je proces použití digitálních čítačů směrem nahoru k vytvoření bitového toku, který je nižší kmitočtem integrálním číslem vstupní rychlosti. Přednastavovač s duálním modulem používá dva dělicí stupně pro dosažení rozlišení potřebného ve frekvenčním kroku na výstupu. Nastavením číslice správného dělitele může být výstupní frekvence VCO snížena na frekvenci a porovnána s referencí pro obnovení PLL zámku.

Jednoduchý syntetizátor frekvence bude mít VCO, frekvenční referenci, PLL, prescaler, dělič a přidružené obvody. Například pro generování sínusového výstupu 10 megahertz (MHz) je volant na úrovni DC, takže výstup VCO je 10 MHz. Výstup VCO je také převeden na čtvercové vlny na digitálních úrovních pro frekvenční dělení 10 000, aby se získal vzorek 1 kHz (kHz), a tento bude přiveden do fázového komparátoru spolu s referenčním signálem 1 kHz. Výsledné stejnosměrné chybové napětí řídí řízení VCO a PLL je v tomto stavu uzamčeno. Při jakékoli změně výstupní frekvence nebo fáze VCO se proces opakuje a koriguje na volantu řízení VCO, dokud není výstup zpět na 10 MHz a PLL není zablokován.

Frekvenční syntetizátory se běžně používají v rádiových vysílačích a přijímacích obvodech. Ve vysílačích vytváří syntetizátor frekvence nosnou frekvenci, která musí být dostatečně přesná, aby vyhověla zákonným požadavkům na emise. Pro přijímače superheterodynový přijímač využívá kmitočtové smíchání signálu místního oscilátoru (LO) a příchozího vysokofrekvenčního signálu (RF), aby získal mezifrekvenci (IF). V přijímači je výstup VCO signálem místního oscilátoru. Je třeba poznamenat, že superheterodynový přijímač vyžaduje frekvenci LO, která může být signálem přijímače plus nebo mínus požadovaný IF.