Co to jest syntezator częstotliwości?

Syntezator częstotliwości to urządzenie, które wytwarza przebieg o częstotliwości określonej przez obwody analogowe lub cyfrowe. Najpopularniejszy syntezator częstotliwości wykorzystuje oscylator sterowany napięciem (VCO), który jest kontrolowany przez pętlę synchronizacji fazy (PLL) z wykorzystaniem stałej częstotliwości odniesienia. Syntezatory częstotliwości są stosowane w większości urządzeń telekomunikacyjnych zaprojektowanych do nadawania lub odbierania na określonym zakresie częstotliwości w podpasmie.

Operacja jest możliwa dzięki sterowaniu częstotliwości VCO w celu bezpośredniego lub pośredniego zablokowania częstotliwości odniesienia. Sterowanie VCO odbywa się za pomocą napięcia zmiennego prądu stałego (DC), który jest w stanie w sposób ciągły regulować częstotliwość VCO. Jeśli wyjściowa częstotliwość VCO jest zbyt niska, można zastosować mnożenie częstotliwości w razie potrzeby. W podobnych zastosowaniach sterowany cyfrowo oscylator to ulepszone VCO z dodatkowymi funkcjami dla szerszego zakresu częstotliwości i specjalnymi cechami, takimi jak szybsze blokowanie częstotliwości.

Cyfrowy podział częstotliwości jest procesem wykorzystywania cyfrowych liczników góra-dół w celu wytworzenia strumienia bitów o niższej częstotliwości o liczbę całkowitą od prędkości wejściowej. Dwukomorowy preskalator wykorzystuje dwa stopnie dzielnika w celu uzyskania rozdzielczości wymaganej w kroku częstotliwości na wyjściu. Po ustawieniu właściwej wartości dzielnika częstotliwość wyjściowa VCO może zostać zmniejszona w częstotliwości i porównana z odniesieniem do przywrócenia blokady PLL.

Prosty syntezator częstotliwości będzie posiadał VCO, częstotliwość odniesienia, PLL, preskaler, dzielnik i powiązane obwody. Na przykład, aby wygenerować sinusoidalny sygnał wyjściowy o wartości 10 megaherców (MHz), linia kierownicza jest na poziomie prądu stałego, tak że moc wyjściowa VCO wynosi 10 MHz. Wyjście VCO jest również przekształcane w fale kwadratowe na poziomach cyfrowych w celu podziału częstotliwości przez 10 000, aby uzyskać próbkę 1 kiloherca (kHz), która zostanie dostarczona do komparatora faz wraz z referencyjnym sygnałem 1 kHz. Wynikowe napięcie błędu DC steruje linią sterującą VCO, a PLL jest zablokowany w tym stanie. Przy każdej zmianie częstotliwości wyjściowej lub fazy VCO proces powtarza się i korekta jest wykonywana na linii sterującej VCO, dopóki sygnał wyjściowy nie powróci do 10 MHz i PLL zostanie zablokowane.

Syntezatory częstotliwości są powszechnie stosowane w obwodach nadajnika i odbiornika radiowego. W przetwornikach syntezator częstotliwości wytwarza częstotliwość nośną, która musi być wystarczająco dokładna, aby spełnić prawne wymogi dotyczące emisji. W przypadku odbiorników odbiornik superheterodynowy wykorzystuje mieszanie częstotliwości lokalnego oscylatora (LO) i przychodzącego sygnału częstotliwości radiowej (RF) w celu uzyskania częstotliwości pośredniej (IF). W odbiorniku wyjście VCO jest sygnałem lokalnego oscylatora. Należy zauważyć, że odbiornik superheterodynowy wymaga częstotliwości LO, która może być sygnałem odbiornika, plus lub minus pożądany IF.