Qu'est-ce qu'un synthétiseur de fréquence?
Un synthétiseur de fréquence est un appareil qui produit une forme d'onde à une fréquence déterminée par des circuits analogiques ou numériques. Le synthétiseur de fréquence le plus courant utilise un oscillateur commandé en tension (VCO) contrôlé par une boucle à verrouillage de phase (PLL) utilisant une référence de fréquence stable. Les synthétiseurs de fréquence sont utilisés dans la plupart des équipements de télécommunication conçus pour émettre ou recevoir sur une certaine gamme de fréquences dans une sous-bande.
Le fonctionnement est rendu possible en contrôlant la fréquence d’un VCO pour qu’elle se verrouille directement ou indirectement sur la référence de fréquence. Le pilotage du VCO est assuré par une tension continue variable qui permet de régler en continu la fréquence du VCO. Si la sortie de fréquence du VCO est trop basse, il est possible d'appliquer une multiplication de fréquence si nécessaire. Dans des applications similaires, l'oscillateur à commande numérique est un VCO amélioré avec des fonctionnalités supplémentaires pour une plus large gamme de fréquences et des fonctionnalités spéciales telles qu'un verrouillage de fréquence plus rapide.
La division de fréquence numérique consiste à utiliser des compteurs numériques haut / bas pour produire un flux de bits dont la fréquence est inférieure d'un nombre entier au débit d'entrée. Le diviseur à deux modules utilise deux étages diviseurs pour obtenir la résolution nécessaire en pas de fréquence dans la sortie. En définissant le bon diviseur, la fréquence de sortie du VCO peut être réduite en fréquence et comparée à la référence pour rétablir le verrouillage PLL.
Un synthétiseur de fréquence simple aura un VCO, une référence de fréquence, une PLL, un diviseur, un diviseur et des circuits associés. Par exemple, pour générer une sortie sinusoïdale de 10 mégahertz (MHz), la ligne de commande est à un niveau continu, de sorte que la sortie du VCO est de 10 MHz. La sortie du VCO est également convertie en ondes carrées aux niveaux numériques pour la division de fréquence par 10 000 afin d'obtenir un échantillon de 1 kilohertz (kHz), qui sera ensuite transmise à un comparateur de phase avec un signal de référence de 1 kHz. La tension d'erreur CC résultante commande la ligne de commande du VCO et la PLL est verrouillée dans cette condition. Quel que soit le changement de fréquence ou de phase de sortie du VCO, le processus se répète et la correction est effectuée sur la ligne de commande du VCO jusqu'à ce que la sortie revienne à 10 MHz et que la PLL soit verrouillée.
Les synthétiseurs de fréquence sont couramment utilisés dans les circuits émetteurs et récepteurs radio. Dans les émetteurs, le synthétiseur de fréquence produit la fréquence porteuse qui doit être suffisamment précise pour satisfaire aux exigences légales en matière d'émissions. Pour les récepteurs, le récepteur superhétérodyne utilise le mélange de fréquence de l’oscillateur local (LO) et du signal de radiofréquence entrant (RF) pour obtenir la fréquence intermédiaire (IF). Dans le récepteur, la sortie du VCO est le signal de l’oscillateur local. Il convient de noter que le récepteur superhétérodyne nécessite une fréquence LO qui peut être le signal du récepteur plus ou moins le SI souhaité.