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Qué es un sintetizador de frecuencia de RF: tecnología y tipos

Qué es un sintetizador de frecuencia de RF: tecnología y tipos

Los sintetizadores de frecuencia se utilizan en una gran cantidad de equipos de RF diferentes, casi en cualquier lugar donde se requiera una fuente de RF estable.

Los sintetizadores de frecuencia de RF proporcionan altos niveles de rendimiento en términos de estabilidad, programabilidad y conveniencia general. Como la mayoría de los equipos que requieren el uso de un sintetizador de RF también tienen circuitos digitales para otros elementos del dispositivo, los sintetizadores de RF se prestan particularmente bien para su uso.

En consecuencia, los sintetizadores de frecuencia de RF se utilizan en equipos que van desde simples transmisores y receptores Bluetooth, hasta enrutadores Wi-Fi y teléfonos móviles hasta sistemas de comunicaciones de muy alto rendimiento, enlaces por satélite y similares. De hecho, cualquier cosa que utilice comunicaciones de RF en casi cualquier forma probablemente utilice un sintetizador de RF.

Tipos / categorías de sintetizadores de frecuencia de RF

Hay varios tipos diferentes de categorías de sintetizadores. Cada uno de ellos, obviamente, tiene sus propias ventajas y desventajas. A menudo hay opciones que se pueden tomar sobre qué tipo elegir

  • Directo: Las formas directas de sintetizador de frecuencia de RF, como su nombre indica, se implementan creando una forma de onda directamente sin ningún tipo de elemento transformador de frecuencia. Se utilizan técnicas directas que incluyen formas de oscilador y mezclador.
    • Síntesis de frecuencia analógica directa: Esta forma de sintetizador de frecuencia de RF a veces se denomina arquitectura de mezcla-filtro-división. El sintetizador de frecuencia analógica directa ganó este nombre porque define con precisión una de las arquitecturas más populares para esta forma de síntesis.

      El sintetizador de frecuencia analógica directa tenía varios inconvenientes: requería una cantidad considerable de circuitos críticos que hoy en día no se prestan a la integración; los sucesivos procesos de mezcla introdujeron un número significativo de señales espurias; las señales espúreas requerían niveles considerables de filtrado, lo que aumentaba nuevamente el costo. Como resultado, este tipo de sintetizador de RF solo se utilizó como último recurso antes de la disponibilidad generalizada de circuitos integrados de RF y la posibilidad de utilizar otras formas de síntesis de frecuencia.

    • Síntesis de frecuencia digital directa: Los sintetizadores digitales directos, DDS, se utilizan ampliamente ahora. Crean la señal al tener una versión almacenada de la forma de onda requerida en formato digital, y luego avanzan la fase en incrementos fijos. En cada incremento, el valor del voltaje instantáneo de la forma de onda se busca en la memoria y se convierte a un formato analógico. Avanzando la fase y tomando muestras sucesivas, se construye la forma de onda. Los incrementos de avance de fase determinan la frecuencia de la señal que se genera, ya que esto determina qué tan rápido avanzan los incrementos a lo largo de la forma de onda y, por lo tanto, qué tan rápido se repite la forma de onda.
  • Indirecto: La síntesis de frecuencia indirecta se basa en la tecnología de bucle de bloqueo de fase. Aquí la señal de salida se genera indirectamente. En otras palabras, la señal final es generada por un oscilador que está controlado por otras señales. De esta manera, las señales utilizadas en la creación de la salida son replicadas indirectamente por el oscilador de salida, dando así el nombre a esta técnica.
    • Síntesis de frecuencia analógica indirecta: La síntesis de frecuencia analógica indirecta utiliza tecnología de bucle de bloqueo de fase con un mezclador colocado entre el oscilador controlado por voltaje y el detector de fase. Esto permite que se introduzca una frecuencia de compensación en el bucle.
    • Síntesis de frecuencia digital indirecta: Las técnicas de síntesis de frecuencia digital indirecta introducen un divisor digital en el bucle de bloqueo de fase de RF entre el oscilador controlado por voltaje y el detector de fase. El VCO funciona a una frecuencia igual a la frecuencia de comparación de fase multiplicada por la relación de división. Al alterar la relación de división, es posible alterar la frecuencia de la señal de salida. Normalmente, la frecuencia de comparación es igual a la separación de canales requerida. Esto podría ser 100 de 50 kHz para un sintonizador de FM, 25 o 12,5 kHz para sistemas de comunicaciones móviles profesionales, etc. Podría ser mucho más pequeño para aplicaciones de radio generales.

Dado que los sintetizadores de RF se utilizan tan ampliamente en todas las formas de equipos electrónicos, su uso está muy extendido. Con muchos sensores remotos nuevos para Internet de las cosas que utilizan enlaces de RF, el uso de sintetizadores de frecuencia de RF de todas las formas solo aumentará.

Además, se encuentran disponibles muchos chips sintetizadores de RF, o la funcionalidad de sintetizador de frecuencia se incluye en otros chips específicos de la aplicación y esto hace que la capacidad de generar señales de radiofrecuencia precisas y controlables sea muy fácil.

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