Che cos'è un sintetizzatore di frequenza?
Un sintetizzatore di frequenza è un dispositivo che produce una forma d'onda a una frequenza determinata da circuiti analogici o digitali. Il sintetizzatore di frequenza più comune utilizza un oscillatore controllato in tensione (VCO), che è controllato da un loop a fase bloccata (PLL) utilizzando un riferimento di frequenza stabile. I sintetizzatori di frequenza sono utilizzati nella maggior parte delle apparecchiature di telecomunicazione progettate per trasmettere o ricevere su una determinata gamma di frequenze in una sottobanda.
L'operazione è resa possibile indirizzando la frequenza di un VCO in modo che si blocchi direttamente o indirettamente sul riferimento di frequenza. Lo sterzo del VCO è ottenuto da una tensione variabile in corrente continua (DC) in grado di regolare continuamente la frequenza VCO. Se l'uscita di frequenza VCO è troppo bassa, è possibile applicare la moltiplicazione di frequenza secondo necessità. In applicazioni simili, l'oscillatore a controllo digitale è un VCO migliorato con funzionalità aggiuntive per una gamma più ampia di frequenze e funzioni speciali come il blocco di frequenza più rapido.
La divisione della frequenza digitale è il processo di utilizzo di contatori digitali up-down per produrre un flusso di bit di frequenza inferiore di un numero integrale alla velocità di ingresso. Il prescaler a doppio modulo utilizza due stadi divisori per ottenere la risoluzione necessaria nel passo di frequenza nell'output. Impostando la giusta cifra del divisore, la frequenza di uscita VCO può essere ridotta in frequenza e confrontata con il riferimento per ristabilire il blocco PLL.
Un semplice sintetizzatore di frequenza avrà un VCO, un riferimento di frequenza, un PLL, un prescaler, un divisore e circuiti associati. Ad esempio, per generare un'uscita sinusoidale da 10 megahertz (MHz), la linea di pilotaggio è a un livello CC, quindi l'uscita VCO è di 10 MHz. L'uscita VCO viene inoltre convertita in onde quadrate a livelli digitali per la divisione di frequenza di 10.000 per ottenere un campione da 1 kilohertz (kHz) e questo verrà inviato a un comparatore di fase insieme a un segnale di riferimento 1 kHz. La tensione di errore CC risultante controlla la linea di guida VCO e il PLL è bloccato in questa condizione. Con qualsiasi modifica della frequenza o della fase di uscita VCO, il processo si ripete e la correzione viene effettuata sulla linea di guida VCO fino a quando l'uscita non torna a 10 MHz e il PLL bloccato.
I sintetizzatori di frequenza sono comunemente usati nei circuiti del trasmettitore radio e del ricevitore. Nei trasmettitori, il sintetizzatore di frequenza produce la frequenza portante che deve essere sufficientemente accurata per superare i requisiti legali sulle emissioni. Per i ricevitori, il ricevitore supereterodina utilizza la miscelazione di frequenza dell'oscillatore locale (LO) e del segnale in radiofrequenza (RF) in ingresso per ottenere la frequenza intermedia (IF). Nel ricevitore, l'uscita VCO è il segnale dell'oscillatore locale. Va notato che il ricevitore supereterodina richiede una frequenza LO che può essere il segnale del ricevitore più o meno l'IF desiderato.