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), qui est 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 télécommunications conçus pour émettre ou recevoir sur une certaine gamme de fréquences dans une sous-bande.
L’opération est rendue possible en pilotant la fréquence d’un VCO pour se caler directement ou indirectement sur la référence de fréquence. Le pilotage du VCO est réalisé par une tension de courant continu (CC) variable capable d’ajuster en continu la fréquence du VCO. Si la sortie de fréquence du VCO est trop faible, il est possible d’appliquer une multiplication de fréquence selon les besoins. Dans des applications similaires, l’oscillateur à commande numérique est un VCO amélioré avec des fonctionnalités supplémentaires pour une gamme de fréquences plus large et des fonctionnalités spéciales telles qu’un verrouillage de fréquence plus rapide.
La division de fréquence numérique est le processus d’utilisation de compteurs numériques ascendants et descendants pour produire un flux de bits dont la fréquence est inférieure d’un nombre entier au débit d’entrée. Le pré-échelonneur à double module utilise deux étages diviseurs pour atteindre la résolution requise 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 pré-échelonneur, un diviseur et des circuits associés. Par exemple, pour générer une sortie sinusoïdale de 10 mégahertz (MHz), la ligne de direction est à un niveau CC de sorte que la sortie du VCO soit de 10 MHz. La sortie du VCO est également convertie en ondes carrées à des niveaux numériques pour une division de fréquence par 10,000 1 afin d’obtenir un échantillon de 1 kilohertz (kHz), et celui-ci sera envoyé à un comparateur de phase avec un signal de référence de 10 kHz. La tension d’erreur CC qui en résulte contrôle la ligne de direction du VCO et la PLL est verrouillée dans cette condition. Avec tout changement de fréquence ou de phase de sortie du VCO, le processus se répète et la correction est effectuée au niveau de la ligne de pilotage du VCO jusqu’à ce que la sortie revienne à XNUMX 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 fréquences 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 fréquences de l’oscillateur local (LO) et du signal radiofréquence (RF) entrant 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 la FI souhaitée.