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Qu'est-ce qu'un synthétiseur de fréquence RF: technologie et types

Qu'est-ce qu'un synthétiseur de fréquence RF: technologie et types

Les synthétiseurs de fréquence sont utilisés dans une multitude d'équipements RF différents - presque partout où une source RF stable est requise.

Les synthétiseurs de fréquence RF offrent des niveaux de performance élevés en termes de stabilité, de programmabilité et de commodité générale. Comme la plupart des équipements nécessitant l'utilisation d'un synthétiseur RF ont également des circuits numériques pour d'autres éléments de l'appareil, les synthétiseurs RF se prêtent particulièrement bien à être utilisés.

En conséquence, les synthétiseurs de fréquences RF sont utilisés dans des équipements allant de simples émetteurs et récepteurs Bluetooth, aux routeurs Wi-Fi et aux téléphones mobiles jusqu'aux systèmes de communication à très haute performance, aux liaisons par satellite et autres. En fait, tout ce qui utilise les communications RF sous presque toutes les formes est susceptible d'utiliser un synthétiseur RF.

Types / catégories de synthétiseurs de fréquences RF

Il existe plusieurs types de catégories de synthétiseurs. Chacun d'eux a évidemment ses propres avantages et inconvénients. Il y a souvent des choix qui peuvent être faits sur le type à choisir

  • Direct: Les formes directes de synthétiseur de fréquence RF sont, comme leur nom l'indique, implémentées en créant une forme d'onde directement sans aucune forme d'élément de transformation de fréquence. Des techniques directes comprenant des formes d'oscillateur et de mélangeur sont utilisées.
    • Synthèse de fréquence analogique directe: Cette forme de synthétiseur de fréquence RF était parfois appelée architecture mix-filtre-division. Le synthétiseur de fréquence analogique directe a acquis ce nom car il définit avec précision l'une des architectures les plus populaires pour cette forme de synthèse.

      Le synthétiseur de fréquence analogique direct présentait plusieurs inconvénients: il nécessitait une quantité considérable de circuits critiques qui aujourd'hui ne se prêtent pas à l'intégration; les processus de mixage successifs ont introduit un nombre significatif de signaux parasites; les signaux parasites exigeaient des niveaux de filtrage considérables, ce qui augmentait encore le coût. En conséquence, ce type de synthétiseur RF n'était utilisé qu'en dernier recours avant la généralisation des circuits intégrés RF et la possibilité d'utiliser d'autres formes de synthèse de fréquence.

    • Synthèse de fréquence numérique directe: Les synthétiseurs numériques directs, DDS sont aujourd'hui largement utilisés. Ils créent le signal en ayant une version stockée de la forme d'onde requise au format numérique, puis en faisant avancer la phase par incréments fixes. A chaque incrément, la valeur de la tension instantanée de la forme d'onde est recherchée dans la mémoire et convertie en un format analogique. En faisant avancer la phase et donc en prenant des échantillons successifs, la forme d'onde est construite. Les incréments d'avance de phase déterminent la fréquence du signal qui est généré, car cela détermine la vitesse à laquelle les incréments avancent le long de la forme d'onde et donc la vitesse à laquelle la forme d'onde est répétée.
  • Indirect: La synthèse de fréquence indirecte est basée sur la technologie de boucle à verrouillage de phase. Ici, le signal de sortie est généré indirectement. En d'autres termes, le signal final est généré par un oscillateur contrôlé par d'autres signaux. De cette manière, les signaux utilisés pour créer la sortie sont indirectement répliqués par l'oscillateur de sortie, donnant ainsi le nom à cette technique.
    • Synthèse indirecte de fréquence analogique: La synthèse de fréquence analogique indirecte utilise la technologie de boucle à verrouillage de phase avec un mélangeur placé entre l'oscillateur commandé en tension et le détecteur de phase. Cela permet d'introduire une fréquence de décalage dans la boucle.
    • Synthèse de fréquence numérique indirecte: Les techniques de synthèse de fréquence numérique indirecte introduisent un diviseur numérique dans la boucle à verrouillage de phase RF entre l'oscillateur commandé en tension et le détecteur de phase. Le VCO fonctionne à une fréquence égale à la fréquence de comparaison de phase multipliée par le rapport de division. En modifiant le rapport de division, il est possible de modifier la fréquence du signal de sortie. Typiquement, la fréquence de comparaison est égale à l'espacement requis entre les canaux. Cela pourrait être 100 de 50 kHz pour un tuner FM, 25 ou 12,5 kHz pour les systèmes de communications mobiles professionnels, etc. Il pourrait être beaucoup plus petit pour les applications radio générales.

Les synthétiseurs RF étant si largement utilisés dans toutes les formes d'équipements électroniques, leur utilisation est très répandue. Avec de nombreux nouveaux capteurs à distance pour l'Internet des objets utilisant des liaisons RF, l'utilisation de synthétiseurs de fréquences RF de toutes formes ne fera qu'augmenter.

De plus, de nombreuses puces de synthétiseur RF sont disponibles, ou la fonctionnalité de synthétiseur de fréquence est incluse dans d'autres puces spécifiques à une application, ce qui rend très facile la capacité de générer des signaux de radiofréquence précis et contrôlables.

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