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Was ist ein HF-Frequenzsynthesizer? Technologie & Typen

Was ist ein HF-Frequenzsynthesizer? Technologie & Typen

Frequenzsynthesizer werden in einer Vielzahl verschiedener HF-Geräte eingesetzt - fast überall dort, wo eine stabile HF-Quelle erforderlich ist.

HF-Frequenzsynthesizer bieten ein hohes Maß an Leistung in Bezug auf Stabilität, Programmierbarkeit und allgemeinen Komfort. Da die meisten Geräte, die die Verwendung eines HF-Synthesizers erfordern, auch digitale Schaltungen für andere Elemente der Vorrichtung aufweisen, eignen sich HF-Synthesizer besonders gut für die Verwendung.

Dementsprechend werden HF-Frequenzsynthesizer in Geräten von einfachen Bluetooth-Sendern und -Empfängern über Wi-Fi-Router und Mobiltelefone bis hin zu sehr leistungsstarken Kommunikationssystemen, Satellitenverbindungen und dergleichen verwendet. Tatsächlich wird bei allem, was HF-Kommunikation in fast jeder Form verwendet, wahrscheinlich ein HF-Synthesizer verwendet.

Typen / Kategorien von HF-Frequenzsynthesizern

Es gibt verschiedene Arten von Synthesizer-Kategorien. Jeder von ihnen hat offensichtlich seine eigenen Vor- und Nachteile. Oft können Entscheidungen darüber getroffen werden, welcher Typ ausgewählt werden soll

  • Direkte: Die direkten Formen des HF-Frequenzsynthesizers werden, wie der Name schon sagt, implementiert, indem eine Wellenform direkt ohne irgendeine Form eines Frequenztransformationselements erzeugt wird. Direkte Techniken, einschließlich Formen von Oszillator und Mischer, werden verwendet.
    • Direkte analoge Frequenzsynthese: Diese Form des HF-Frequenzsynthesizers wurde manchmal als Mix-Filter-Divide-Architektur bezeichnet. Der direkte analoge Frequenzsynthesizer erhielt diesen Namen, weil er eine der beliebtesten Architekturen für diese Form der Synthese genau definiert.

      Der direkte analoge Frequenzsynthesizer hatte mehrere Nachteile: Er erforderte eine beträchtliche Menge an kritischen Schaltkreisen, die sich heute nicht für die Integration eignen; Die aufeinanderfolgenden Mischprozesse führten eine signifikante Anzahl von Störsignalen ein. Die Störsignale erforderten beträchtliche Filterungsniveaus, was wiederum die Kosten erhöhte. Infolgedessen wurde diese Art von HF-Synthesizer nur als letztes Mittel vor der weit verbreiteten Verfügbarkeit von HF-ICs und der Möglichkeit, andere Formen der Frequenzsynthese zu verwenden, verwendet.

    • Direkte digitale Frequenzsynthese: Direkte digitale Synthesizer, DDS, sind heute weit verbreitet. Sie erzeugen das Signal, indem sie eine gespeicherte Version der Wellenform im Digitalformat benötigen und dann die Phase in festen Schritten vorrücken. Bei jedem Inkrement wird der Wert für die Momentanspannung der Wellenform im Speicher nachgeschlagen und in ein analoges Format konvertiert. Durch Vorrücken der Phase und damit Aufnehmen aufeinanderfolgender Abtastungen wird die Wellenform aufgebaut. Die Phasenvorschubinkremente bestimmen die erzeugte Signalfrequenz, da dies bestimmt, wie schnell die Inkremente entlang der Wellenform vorrücken und somit wie schnell die Wellenform wiederholt wird.
  • Indirekt: Die indirekte Frequenzsynthese basiert auf der Phase-Locked-Loop-Technologie. Hier wird das Ausgangssignal indirekt erzeugt. Mit anderen Worten wird das endgültige Signal von einem Oszillator erzeugt, der von anderen Signalen gesteuert wird. Auf diese Weise werden die zur Erzeugung des Ausgangs verwendeten Signale indirekt vom Ausgangsoszillator repliziert, wodurch dieser Technik der Name gegeben wird.
    • Indirekte analoge Frequenzsynthese: Die indirekte analoge Frequenzsynthese verwendet die Phasenregelkreistechnologie mit einem Mischer zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator und dem Phasendetektor. Dadurch kann eine Offset-Frequenz in die Schleife eingeführt werden.
    • Indirekte digitale Frequenzsynthese: Die indirekten digitalen Frequenzsynthesetechniken führen einen digitalen Teiler in den HF-Phasenregelkreis zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator und dem Phasendetektor ein. Der VCO läuft mit einer Frequenz, die der Phasenvergleichsfrequenz multipliziert mit dem Teilungsverhältnis entspricht. Durch Ändern des Teilungsverhältnisses ist es möglich, die Frequenz des Ausgangssignals zu ändern. Typischerweise entspricht die Vergleichsfrequenz dem erforderlichen Kanalabstand. Dies können 100 von 50 kHz für einen FM-Tuner, 25 oder 12,5 kHz für professionelle Mobilkommunikationssysteme usw. sein. Es kann für allgemeine Funkanwendungen viel kleiner sein.

Da HF-Synthesizer in allen Formen elektronischer Geräte so weit verbreitet sind, ist ihre Verwendung sehr weit verbreitet. Mit vielen neuen Fernsensoren für das Internet der Dinge, die HF-Verbindungen verwenden, wird der Einsatz von HF-Frequenzsynthesizern aller Art nur noch zunehmen.

Zusätzlich sind viele HF-Synthesizer-Chips verfügbar, oder die Frequenzsynthesizer-Funktionalität ist in anderen anwendungsspezifischen Chips enthalten, was die Erzeugung sehr genauer und steuerbarer Hochfrequenzsignale sehr einfach macht.

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