¿Qué es un sintetizador de frecuencia?

Un sintetizador de frecuencia es un dispositivo que produce una forma de onda a una frecuencia determinada por circuitos analógicos o digitales. El sintetizador de frecuencia más común utiliza un oscilador controlado por voltaje (VCO), que se controla mediante un bucle de fase bloqueada (PLL) que utiliza una referencia de frecuencia estable. Los sintetizadores de frecuencia se utilizan en la mayoría de los equipos de telecomunicaciones diseñados para transmitir o recibir en un cierto rango de frecuencias en una sub-banda.

La operación es posible al dirigir la frecuencia de un VCO para bloquear directa o indirectamente la referencia de frecuencia. La dirección del VCO se logra mediante un voltaje de corriente continua (CC) variable que puede ajustar continuamente la frecuencia del VCO. Si la salida de frecuencia de VCO es demasiado baja, es posible aplicar la multiplicación de frecuencia según sea necesario. En aplicaciones similares, el oscilador controlado digitalmente es un VCO mejorado con características adicionales para un rango más amplio de frecuencias y características especiales como un bloqueo de frecuencia más rápido.

La división de frecuencia digital es el proceso de usar contadores digitales ascendentes para producir un flujo de bits que es más bajo en frecuencia por un número integral a la velocidad de entrada. El preescalador de doble módulo utiliza dos etapas divisorias para lograr la resolución necesaria en el paso de frecuencia en la salida. Al establecer la figura del divisor correcto, la frecuencia de salida de VCO puede reducirse en frecuencia y compararse con la referencia para restablecer el bloqueo PLL.

Un sintetizador de frecuencia simple tendrá un VCO, una referencia de frecuencia, un PLL, un preescalador, un divisor y circuitos asociados. Por ejemplo, para generar una salida sinusoidal de 10 megahercios (MHz), la línea de dirección está en un nivel de CC, de modo que la salida de VCO es de 10 MHz. La salida de VCO también se convierte en ondas cuadradas a niveles digitales para la división de frecuencia por 10,000 para obtener una muestra de 1 kilohercio (kHz), y esta se alimentará a un comparador de fase junto con una señal de referencia de 1 kHz. El voltaje de error de CC resultante controla la línea de dirección VCO y el PLL está bloqueado en esta condición. Con cualquier cambio en la frecuencia o fase de salida de VCO, el proceso se repite y la corrección se realiza en la línea de dirección de VCO hasta que la salida vuelve a 10 MHz y el PLL se bloquea.

Los sintetizadores de frecuencia se usan comúnmente en los circuitos de transmisor y receptor de radio. En los transmisores, el sintetizador de frecuencia produce la frecuencia portadora que debe ser lo suficientemente precisa como para cumplir con los requisitos legales de emisiones. Para los receptores, el receptor superheterodino utiliza la mezcla de frecuencias del oscilador local (LO) y la señal de radiofrecuencia (RF) entrante para obtener la frecuencia intermedia (IF). En el receptor, la salida VCO es la señal del oscilador local. Cabe señalar que el receptor superheterodino requiere una frecuencia LO que puede ser la señal del receptor más o menos el IF deseado.