O que é um sintetizador de frequência?

Um sintetizador de frequência é um dispositivo que produz uma forma de onda a uma frequência determinada por circuitos analógicos ou digitais. O sintetizador de frequência mais comum usa um oscilador controlado por tensão (VCO), que é controlado por um loop de fase bloqueada (PLL) usando uma referência de frequência estável. Os sintetizadores de frequência são usados ​​na maioria dos equipamentos de telecomunicações projetados para transmitir ou receber em um determinado intervalo de frequências em uma sub-banda.

A operação é possível dirigindo a frequência de um VCO para bloquear direta ou indiretamente a referência de frequência. A direção do VCO é obtida por uma tensão variável de corrente contínua (CC), capaz de ajustar continuamente a frequência do VCO. Se a saída de frequência do VCO for muito baixa, é possível aplicar a multiplicação de frequência conforme necessário. Em aplicações semelhantes, o oscilador controlado digitalmente é um VCO aprimorado com recursos adicionais para uma faixa mais ampla de frequências e recursos especiais, como bloqueio de frequência mais rápido.

A divisão de frequência digital é o processo de usar contadores digitais de cima para baixo para produzir um fluxo de bits com menor frequência em número integral à taxa de entrada. O pré-calibrador de módulo duplo usa dois estágios divisores para alcançar a resolução necessária na etapa de frequência na saída. Ao definir a figura do divisor direito, a frequência de saída do VCO pode ser reduzida em frequência e comparada com a referência para restabelecer o bloqueio de PLL.

Um sintetizador de frequência simples terá um VCO, uma referência de frequência, um PLL, pré-calibrador, divisor e circuitos associados. Por exemplo, para gerar uma saída sinusoidal de 10 megahertz (MHz), a linha de direção está no nível DC, de modo que a saída do VCO é de 10 MHz. A saída do VCO também é convertida em ondas quadradas nos níveis digitais para divisão de frequência em 10.000, para obter uma amostra de 1 kilohertz (kHz), e isso é alimentado para um comparador de fase junto com um sinal de referência de 1 kHz. A tensão de erro DC resultante controla a linha de direção do VCO e o PLL está bloqueado nessa condição. Com qualquer alteração na frequência ou fase de saída do VCO, o processo se repete e a correção é feita na linha de direção do VCO até que a saída volte a 10 MHz e o PLL bloqueado.

Sintetizadores de frequência são comumente usados ​​em circuitos de transmissores e receptores de rádio. Nos transmissores, o sintetizador de frequência produz a frequência da portadora que precisa ser precisa o suficiente para atender aos requisitos legais de emissões. Para os receptores, o receptor super-heteródino utiliza a mistura de frequências do oscilador local (LO) e o sinal de radiofrequência de entrada (RF) para obter a frequência intermediária (IF). No receptor, a saída VCO é o sinal do oscilador local. Deve-se notar que o receptor super-heterodino requer uma frequência LO que pode ser o sinal do receptor mais ou menos o IF desejado.