Frekans sentezleyiciler modern analog iletişim sistemlerinde temel bileşenlerdir, hassas, istikrarlı ve hızlı bir şekilde taşınabilir bir taşıyıcı frekansına geçiş yapmak için. analog iletimde, çoklu taşıyıcı frekansları genellikle paylaşılan bir orta üzerinde birkaç farklı sinyalleri iletmek gerekir - frekans-division multiplexing (FDM) veya multi-channel yayınını artırmak.Bir çok koherent çıkış frekansının tek, yüksek performanslı referanslar, frekansları önemli ölçüde basitleştirmek için frekanslar oluşturmak için frekanslar oluşturmak için kullanılan temelsel bir inceleme sağlar.
Frekans Synthesis'in Temelleri
Onun özünde, bir frekans sentezleyicisi, referansın mükemmel uzun vadeli stabilitesini devralırken istenen çıktı frekanslarını elde etmek için bir veya daha fazla çıktı frekansı üreten bir elektronik devredir. İki birincil mimari modern frekans sentezine hükmetmektedir: faz kilitleri ve yüksek çözünürlükte (PLLs) ve doğrudan dijital sentez (DDS).
[[DÜDÜ:0)Phase-Locked Loops[[DÜT:1) Bir gerilim kontrollü osilatör (VCO), bir faz detektörü, bir döngü filtresi ve düşük bir geri bildirim yapılandırması ile frekans bölmesi. PLL sürekli olarak VCO'yu ayarlar, böylece çıktı aşaması referans aşamasını referans aşamasıyla eşlemez.
[FONT=0)Direct Digital Synthesis[[Dönetici:0)[Dönetici:0)) Doğrulanmış bir saat aralığına kadar yükseltilir; bu yaklaşım, yüksek frekans çözünürlüğü, hızlı umutlu hız ve mükemmel bir istikrar sağlar. Ancak, DDS çıktıları daha düşük frekanslara (tipik olarak birkaç yüz megahertz) ulaşır.
Yöntem ne olursa olsun, frekans sentezleyicileri sunmuş:0)precision, stabilite ve programlanabilirlik), bu ayrı sabit frekanslar osilatörler eşleştiremez. Bu özellikler, minimum karşılıklı müdahale ve sıcaklık ve zaman içinde sürüklenme için gereklidir.
Tek Bir Referansdan Birden Çok Taşıyıcı Frequencies
Analog multi-channel iletim sistemleri, her kanal farklı bir taşıyıcı frekansı olarak atanır. sentezleyici, tutarlı frekans yayılımını korumak ve intermodülasyon bozulmasından kaçınmak için tüm bu taşıyıcıları birbirine uygun şekilde üretmelidir.The Syner must production all these servers coherential from one master reference to maintain consistent frequency spacing and avoid intermodulation behavior.
- [FONT=0)Master Oscillator[[Dönetici: 1 ) - Düşük fazlı-fak kristal osilatör (e.g., 10 MHz) referans sağlar.
- [FONT=0]Frequency Dağıtımı) - Referans çok sayıda PLL veya DDS modüllerine dağıtılır ve dağıtılır.
- [FONT:0]PLL Locking[[DDDDDDDDDDD][0)[[0]PLL, her PLL kilitleri, geri bildirimdeki geri bildirim oranını programlamak için farklı bir çok referansa sahiptir. Örneğin, 10 MHz referansı 100.0 MHz, 100.1 MHz, 100.2 MHz, vb. taşıyıcılar üretebilir.
- [FONT=0)Frequency Multiplication/Division[Dönetici:0)) - Integer veya fraksiyonel bölmeciler hedef aralığına referans ölçekler; multipliers (e.g., step-recovery diyots) mikrodalga frekanslarına ulaşabilir.
- [FONTD:0]Output Switching[[DDDÜT:1) – Bölünme oranları veya DDS faz artışları, sentezleyicinin mikrosaniyelerdeki taşıyıcılar arasında geçiş yapmasına izin verir.
Modern bütünleşik sentezleyici çipler (örneğin, ADF4371, LMX2594) birden fazla PLL çekirdeğinin tek bir ölüde dahil edilmesiyle aynı anda birden çok taşıyıcı üretebilir, her bağımsız olarak programlanabilir. Bu entegrasyon, yönetim alanını büyük ölçüde azaltır ve senkronizasyonu basitleştirir.
Multi-Carrier Nesil için Anahtar Teknikleri
Farklı uygulama gereksinimleri sentez tekniğinin seçimine işaret eder. Aşağıda analog iletim sistemlerinde kullanılan en yaygın yaklaşımlardır.
Faz-Locked Loop (PLL) Method
PLL yöntemi analog taşıyıcı neslinin çalışmalarındandır. Tipik bir multi-carrier sisteminde, birkaç PLLscillator paylaşıyor.Her PLL, faz-N sentezleyicisi) ile ilgili olarak, referansın herhangi bir rasyonel birden fazlasine frekansı ayarlayabilir, referans olmadan rastgele kanal spacing sağlar.
Dış bağlantılar: PLL tasarımı hakkında daha derin okuma için, [[FONTD:0) Wikipedia sayfasının faz kilitlendiği döngüler üzerindeki [DDDDÜT:1) ve başvuru notları için [[Analog Cihazları).
Doğrudan Dijital Synthesis (DDS)
DDS, son derece iyi frekans çözünürlüğü ve hızlı bir şekilde beklenen zamanlara sahiptir - örneğin, yüzlerce megahertz bant genişliğine göre 1 μHz kadar uzayabilir (FHSS) ikinci olarak taşıyıcıları değiştirmek için binlerce kez geçiş yapması gereken askeri radyolar. A single DDS çip (e.g.9910), DAC'lerin analogları nedeniyle, DAC'nin sabit olmayan bir şekilde sabitlenmelerini sağlar.
Hibrit Yaklaşımlar
Her iki dünyanın en iyisi için, tasarımcılar DDS ve PLL'yi bir PLL'nin aşamasına ait bir PLL[DDS-excited PLL) mimarisine sahipken, DDS'nin yüksek frekanslı ve daha düşük faz gürültülerini üretirler. Bu hibrit, yüksek uçlu bir analog yayın vericileri ve uydu kanallık istasyonları için referans olarak hizmet eder.
Analog İletimde Avantajları
Frekans sentezleyicilerinin ayrı kristal osilatörler veya LC rezonans devreleri, analog iletişim sistemlerinde önemli avantajlar sağlar.
- [FONT:0) Önlem ve doğruluk:[Dönetici:[Döneticiler) Synthescale taşıyıcıları, 1 parçanın altında 1 milyon (ppm) manuel ayar olmadan daha fazla kanala ulaşırlar. Bu, üst düzey müdahaleye ihtiyaç duyan ve koruma gruplarının gerekli olduğunu azaltır, belirli bir spektrumda daha fazla kanal sağlar.
- [FONT:0]Uzun süreli Stability:[Dönetici:[Dönetici: 0) Bir sıcaklık-kompansasyon kristal osilatör (TCXO) veya fırın kontrollü kristal osilatör (OCXO), sentezleyici, operasyondan uzun süre istikrarlı frekans çıktısını korur.Bu özellikle ±500 Hz'de kalmak zorunda kalan analog TV vericileri için eleştireldir.
- [FONT=0]Flexability and Programmability:), taşıyıcı frekansı geleneksel bir tasarımda değiştirmek kristalleri değiştirmek veya yeniden programlamak için bir sentezleyici, birden fazla kanala hizmet etmek veya frekans gerçek konumlara adapte olmak için tek bir vericiyi yeniden programlayabilir.
- [[Dönetici:0)Redüklenmiş Bitirme Kont ve Maliyet:[Dönetici: 1) Bir referans oscillator artı bir sentezleyici IC, onlarca ayrı kristalin yerini alabilir. Çok-karrier sistemi için, birden fazla çıktı ile tek bir PLL çipi (örneğin, LMX25, sekiz bağımsız frekans üretebilir, sabit fatura-maliyet maliyetleri ve alanı yönetim kurulu.
- [FONT:0)Enhanced Reliability: Daha az sayıda ayrı bileşen daha az satılan ortaklar ve daha düşük başarısızlık oranları anlamına gelir. Synthesizers ayrıca yerleşik kilit algılama ve durum izlemesini içerir, otomatik hata kurtarma sağlar.
- [FONT=0)Fast Frekansı Hopping:[Dönetici ve acil iletişimde, mikrosaniyelerdeki taşıyıcıları değiştirme yeteneği - Kısmen PLLs ve DDS ile kullanılabilir - reçel ve eavesdrops direnci.
Analog İletişim Sistemleri Uygulamaları
Frekans sentezleyiciler analog iletimde, mirası AM/FM radyodan sofistike telemetri bağlantılarına kadar ubiquitous. Aşağıda anahtar uygulama domainleri vardır.
Radyo ve Televizyon Yayınlama
AM ve FM radyo istasyonları, analog TV yayıncıları (çoğu bölgede faaliyet gösteren), kanal 7 için sentezlenen taşıyıcılara güvenmek; hem de ulusal düzenleyiciler tarafından belirlenen hassas kanal atamalarını korumak için sentezlenenler (örneğin, ABD'de FCC). Örneğin, bir TV vericisi, bir kanaldan 179.75 MHz'de bir ses taşıyıcıyı kanal tahsis edebilir veya değiştirmesi için otomatik alıcılar tarafından oluşturulur.
Point-to-Point İletişim Bağlantıları
Analog mikrodalga bağlantıları (örneğin, stüdyo-to-transmitter veya Inter-office r) genellikle, onlarca ses veya veri kanalının ayrı altkarrierlerde aktarıldığı çokluxing kullanır. Bir master sentezleyicisi ana RF taşıyıcısı üretirken, ek sentezleyiciler veya frekans bölmeleri alt taşıyıcılar arasındaki tutarlılığı sağlar.
Askeri ve Güvenli İletişim
Askeri analog radyolar - mirasın SINCGARS'den ileri taktik sistemlere kadar – iş frekansı-hopping sentezlerini hızlı geçişler sırasında ses açıklıklarını korumak için sağlar. Ek olarak, sentezleyiciler radar simülasyonunda ve elektronik savaş taşıyıcılarında 100 $'dan fazla bir şekilde üretilir.
Telemetri ve Uzaktan Sensing
Analog telemetri sistemleri – havacılıkta, hava balonlarında ve endüstriyel izlemede kullanılır – tek bir alıcının çoklu kanalları kodlayabilir olması için tek bir PLL tarafından programlanabilir bölücülü bir verici sipariş verebilir. küçük frekans spacing, sadece sentezleyicinin doğal doğruluğu nedeniyle mümkündür.
TasarımDüşündürmeler ve Zorluklar
Frekans sentezleyicileri güçlü yetenekler sunarken, mühendisler analog iletim için birden fazla taşıyıcıyı oluştururken birkaç pratik zorlukla ele almalıdır.
- [FONT=0)Phase Gürültü: [DÜDÜT:1] VCO'daki faz gürültüsü veya VCO'daki faz gürültüsü genellikle gürültünün en aza indirildiği anda, özellikle de analog FM'de, düşük çözünürlükte VCO'lar ve dikkatli döngü filtre tasarımı zorunludur.
- DDS, filtrelenen olmasa da, keskin bant geçişli veya notch filtreleri ile filtrelenenler genellikle maliyet ve boyut katal dengelemeler sağlar. DDS DAC'yi tanır.Bu teşvikler, eğer filtrelenenler, keskin bant uçlu kanallarla müdahale edebilir.
- Hız vs. Gürültü Ticaret-off: Hızlı frekans umutlu, hangi dönüşte faz gürültülerini artırmaktadır. Tasarımcılar, gürültü gereksinimlerine karşı dikkatli bir şekilde dengede kilitlenmeli (örneğin, <50 μs for Military Hopeping)
- [FONT=0)Power Tüketim:[Döneticileri kullanarak Multi-carrier sistemleri önemli bir güç çekebilir - taşınabilir veya uzaktan vericiler için endişe verici. Low-power sentezleyici ICs (e.g., ADF41513), faz gürültüleri konusunda sık sık uzlaşma sağlar.
- [FONT:0] ⁇ Drift:[Döneticiler ısıtılır, VCO ve döngü bileşenleri sıcaklıkla değişebilir.A sentezleyici kapalı uygulamalar için kilitlenmelidir.Adaptive kalibrasyon döngüleri koşullar olarak yeniden açılabilir.
Optimizasyonel özelliklerin ve ticaret-offların kapsamlı bir bakış için, ESRAT:0)Wikipedia'nın frekans sentezleyicileri üzerinde makale) ve büyük yarı iletken satıcılardan ürün seçimi kılavuzları.
Future Yol Tarifi
Analog iletimdeki frekans sentezleyicilerinin rolü, daha yüksek kapasiteye, daha düşük maliyete ve daha iyi ⁇ verimliliğine ihtiyaç duymaya devam ediyor. Çeşitli eğilimler dikkat çekicidir:
- [FONT:0) Dijital Sistemlerle Integration: Yazılım tanımlı radyo (SDR) analog ve dijital arasındaki çizgiyi bulanıklaştırır. Hybrid analog / sayısal sentezleyiciler şimdi aynı IC içinde dijital ön-torama ve DDS'yi birleştirir, son derece düşük hata vektör büyüklüğüne (EVM) sahip taşıyıcılar analog modülasyona rağmen.
- [[Düzücük Frekans Bands:[Dönetici: 0,4,0) Yüksek Frekans Bands:[D) veya CMOS teknolojisi şimdi güvenilir gürültü fazına kadar taşıyıcılar üretebilir.
- [FONTMS ve Fotonic Synthesis: Micro-electromechanical (MEMS) oscillators, çok daha yüksek faz gürültülerinden daha düşük bir güç ve daha küçük boyut sunuyor; bu arada, fotonik frekans sentezleyicileri – modlu lazerler ve optik kombinasyonlar – onlarca ultra-stable taşıyıcı oluşturmak için, çok kanallık analog fiber analog-optik-optik-optik-optik-optik-optik-proleksiyonlu-kanıklamalar.
- [FONT:0]AI-Assisted Optimizasyon: Makine öğrenme algoritmaları, uçta sinerjik döngü parametrelerini kalibre etmek, insan müdahalesi olmadan yaşlanma ve sıcaklık için ipuçları kullanmak için kullanılır.Bu, uzaktan yüklemelerde analog vericilerin hayatını genişletebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Frekans sentezleyiciler analog iletim sistemlerinde gerekli olan birden çok taşıyıcı frekansı oluşturmak için gereklidir.:0)PFLT'ye ait olarak, stabil ve programlanabilir), tek bir referanstan sinyaller, analog nokta bağlantılarının verimli olmasını sağlarlar ve çevik kuvvetle iletişim kurarlar.Protestolar ve DDS'den fotoğraf makinelerine kadar, tasarım ve AI-opted tasarımları için (öneticileri) tasarım ve uygulama alanlarındaki bilgi, analog iletişim araçlarına yönelik olarak, dijital yayın ve maliyet-tabantlama sistemleri ile birlikte çalışır.