Синтезатор частоты

Синтезатор частоты (сокращенно СЧ) — это прибор, позволяющий генерировать периодические сигналы с заданной частотой. Это могут быть гармонические колебания или тактовые электрические сигналы. Диапазон регулируемых частот достигается за счет линейных повторений путем их умножения, суммирования или вычитания. Синтезатор частот используется в различных радиопередатчиках, приемниках, измерителях колебаний, генераторах сигналов. Например, в системах автомобильной сигнализации, при сборе и обработке информации с удаленных объектов, систем контроля доступа, в радиотелефонии.

Типы синтезаторов частот

По своей конструкции и принципу работы СЧ делятся на три основных вида:

• аналоговые;
• цифровые;
• синтезаторы с фазовой автоподстройкой частоты.

Рассмотрим каждый тип детальнее.

Аналоговые устройства

Функция СЧ заключается в преобразовании полученного сигнала в требуемое количество выходных импульсов. Аналоговые синтезаторы частот работают по принципу микширования их отдельных диапазонов с дальнейшим фильтрованием.

Устройства этого типа обладают существенным преимуществом — они способны очень быстро переключаться между рабочими диапазонами. Дополнительное преимущество заключается в том, что они обладают очень низкими собственными шумами.

Однако у аналоговых СЧ есть и недостатки. В частности, малые диапазон и разрешение. Этот недостаток можно исправить аппаратным путем, однако для этого необходимо использовать много дополнительных элементов.

Цифровые частотные синтезаторы

Такой тип СЧ еще называют микросхемой синтезатором. На первом этапе происходит оцифровка полученного исходного сигнала при помощи фазового накопителя. Далее по заложенной программе при помощи ЦАП получается выходной сигнал заданной формы и частоты.

Основное преимущество цифровых СЧ заключается в высокой разрешающей способности, которая может быть менее 1 Гц. Но при этом существует и ряд недостатков:

1. Большое искажение сигнала.
2. Узкий частотный диапазон.
3. Высокое содержание шумов.

Однако для устранения перечисленных недостатков существуют проверенные решения. На практике цифровые СЧ используют в аналоговых системах.

Частотные синтезаторы с ФАПЧ

Большое преимущество синтезатора с фазовой автоподстройкой частоты — выходной спектр с чистой характеристикой. Также устройство более простое в сравнении с аналоговыми СЧ. При этом имеются и недостатки. Первый из них — большое время перенастройки. Второй — значительный фазовый шум.

Для улучшения упомянутых характеристик применяют аппаратные и программные решения. Однако это требует дополнительной настройки параметров аппаратуры.

Из чего состоит цифровой СЧ

В большинстве случаев цифровой синтезатор частоты с импульсно-фазовой автоподстройкой состоит из таких компонентов:

• блок формирования частоты входного сигнала;
• схема приведения преобразующего генератора;
• фазочастотный детектор.

Современные СЧ также имеют в своей конструкции предварительный делитель частоты (второе название — «прескалер»). Это позволяет значительно расширить диапазон выходного сигнала.