Frequentiesynthese

Frequentiesynthese is een verzamelnaam voor technieken die vanuit een referentiefrequentie meerdere stabiele en nauwkeurige frequenties kunnen genereren. Het doel is een set frequenties te leveren die onderling gerelateerd zijn en programmeerbaar blijven, zodat systemen zoals radio-ontvangers, transmitters en meetinstrumenten snel kunnen schakelen en met hoge stabiliteit kunnen tunen.

De meest gangbare methode is de fase-locked loop (PLL). Een PLL bevat een referentie-oscillator, een VCO en een fase-detector. Via een programmeerbare deling in de terugkoppeling wordt de uitgangsfrequentie zo ingesteld dat deze zich synchroniseert met de referentie. Fractional-N-technieken maken fijnere stappen mogelijk en vergroten de oplossingsmogelijkheden.

Directe digitale synthese (DDS) genereert frequenties digitaal en converteert ze naar een analoge uitgang via een DAC. Een DDS-systeem gebruikt een digitale fase-accumulator en een opslag van golfvormen (meestal sinus) en bepaalt de uitgangsfrequentie door de fasestap te programmeren. DDS biedt hoge toonresolutie, snelle schakeling tussen frequenties en goede lineaire prestaties, maar vereist een hoge klokkwaliteit en kan spurs bevatten die gefilterd moeten worden.

Andere benaderingen omvatten frequentievermenigvuldiging en heterodyning, vaak in combinatie met PLL- of DDS-technieken. Deze methoden worden gebruikt om zowel zeer hoge als zeer lage referentiefrequenties efficiënt om te zetten en om specifieke ontwerpvereisten te realiseren.

Belangrijke kenmerken zijn stabiliteit, fase-noise, spurious signals en tuning-resolutie. In het algemeen biedt PLL-synthese lage spurs en goed regelbare prestaties, terwijl DDS snelle tuning en hoge frequentie-resolutie levert. Frequentiesynthese vindt toepassing in radio- en telecommunicatie, testapparatuur, signaalverwerking en navigatiesystemen.