I sintetizzatori di frequenza sono dispositivi elettronici che generano frequenze precise, stabili e programmabili per i sistemi a radiofrequenza (RF) e a microonde utilizzati negli UAV, nei droni e nelle piattaforme senza equipaggio. Questi componenti supportano applicazioni di comunicazione, telemetria, radar, navigazione, guerra elettronica e rilevamento.
La presente guida completa tratta i sintetizzatori di frequenza PLL, i sintetizzatori digitali diretti (DDS), le architetture frazionarie-N e i progetti ibridi DDS-PLL.
Leggi il Panoramica tecnologica
Se progettate, costruite o fornite Sintetizzatori di frequenza, Crea un profilo per mettere in evidenza le tue competenze ed entrare in contatto con i visitatori che hanno un bisogno concreto delle tue soluzioni.
I sintetizzatori di frequenza sono componenti elettronici che generano frequenze di uscita precise, stabili e sintonizzabili a partire da un segnale di riferimento. I sintetizzatori di radiofrequenza (RF) vengono utilizzati nei droni, nei veicoli aerei senza pilota (UAV) e in altri sistemi senza pilota per supportare le comunicazioni wireless, i radar, la navigazione, la guerra elettronica e le applicazioni di rilevamento.
Un sintetizzatore di radiofrequenza utilizza tipicamente un circuito ad anello di fase (PLL), la sintesi digitale diretta (DDS) o architetture ibride per produrre segnali programmabili. Questi sistemi combinano sorgenti di frequenza di riferimento con componenti quali oscillatori, divisori, circuiti di retroazione e elaborazione digitale per generare frequenze di uscita controllate. I sintetizzatori RF possono essere forniti sotto forma di circuiti integrati (IC), dispositivi a livello di scheda o moduli completi di sintetizzatori RF, con prestazioni influenzate dalla gamma di frequenza, dalla risoluzione di sintonizzazione, dal rumore di fase, dalla velocità di commutazione e dalla potenza di uscita.
I sintetizzatori RF generano segnali di oscillatore locale e altre sorgenti di frequenza programmabili per i collegamenti di comando e controllo degli UAV, le radio di telemetria e i sistemi di trasmissione video. I sintetizzatori RF a banda larga possono supportare il funzionamento su più bande di frequenza, mentre i dispositivi a commutazione rapida consentono una rapida selezione dei canali e l’utilizzo di tecniche di salto di frequenza. Un basso rumore di fase è particolarmente importante per mantenere le prestazioni del ricevitore e supportare schemi di modulazione complessi nelle comunicazioni ad alta velocità di trasmissione dati.
I sintetizzatori di frequenza supportano i trasmettitori e i ricevitori radar generando segnali stabili dell’oscillatore locale e forme d’onda a frequenza programmabile. Nei radar a onda continua modulata in frequenza (FMCW), sintetizzatori adeguati producono scansioni di frequenza controllate utilizzate per la misurazione della distanza e della velocità. Un basso rumore di fase e una linearità di scansione prevedibile sono fondamentali per il rilevamento dei bersagli, la misurazione accurata della distanza e le misurazioni Doppler in applicazioni quali altimetri radar, radar ad apertura sintetica (SAR) e sistemi di rilevamento degli ostacoli.
I sintetizzatori di frequenza generano segnali dell’oscillatore locale e frequenze di riferimento per i ricevitori del Sistema Globale di Navigazione via Satellite (GNSS) e altre apparecchiature di radionavigazione. La stabilità di frequenza e il basso rumore di fase contribuiscono a preservare la qualità del segnale durante la ricezione e l’elaborazione, mentre i sintetizzatori possono anche supportare la distribuzione del timing e il funzionamento RF sincronizzato quando integrati con orologi di riferimento e circuiti di sincronizzazione adeguati.
I sistemi militari di sintetizzatori di frequenza supportano la guerra elettronica (EW), le misure di supporto elettronico e le apparecchiature di monitoraggio dello spettro che richiedono frequenze RF programmabili. La sintonizzazione rapida consente ai ricevitori di eseguire la scansione di più bande, mentre la generazione di segnali a basso rumore supporta il rilevamento sensibile e l’analisi dei segnali. I sintetizzatori a frequenza agile vengono utilizzati anche nei trasmettitori di contromisure elettroniche e in altri sistemi RF che richiedono rapidi cambiamenti nella frequenza operativa.
I sintetizzatori RF multicanale sono in grado di fornire uscite di frequenza coordinate per le comunicazioni, i sistemi multi-antenna e i carichi utili di rilevamento sincronizzati. Se abbinati a riferimenti temporali condivisi e a circuiti di sincronizzazione di fase adeguati, possono supportare il funzionamento RF coerente su più canali. Anche le reti distribuite di UAV possono avvalersi della sintesi di frequenza per l’allocazione coordinata dei canali e le trasmissioni sincronizzate, sebbene la sincronizzazione tra veicoli separati richieda infrastrutture aggiuntive di temporizzazione, rete e comunicazione.
I sintetizzatori di frequenza utilizzano diverse architetture per ottenere particolari combinazioni di intervallo di sintonizzazione, risoluzione di frequenza, velocità di commutazione, purezza spettrale e integrazione. La tabella seguente mette a confronto le tecnologie comunemente utilizzate per la generazione di frequenze RF e a microonde.
| Tipo di sintetizzatore | Principio di funzionamento | Caratteristiche principali | Applicazioni tipiche nei sistemi senza pilota |
| Sintetizzatori di frequenza PLL | Utilizzano un circuito di retroazione per sincronizzare un oscillatore sintonizzabile a una frequenza di riferimento. | Ampia capacità di sintonizzazione, uscita stabile, con rumore di fase influenzato dalla sorgente di riferimento, dall’oscillatore e dal design del circuito di retroazione. | Ricetrasmettitori RF, radio di telemetria e ricevitori radar. |
| Sintetizzatori di frequenza a N intero | Utilizzano un rapporto di divisione intero all’interno di un PLL per generare frequenze di uscita a partire da una frequenza di riferimento. | Passi di sintonizzazione discreti, architettura relativamente semplice e risoluzione di frequenza determinata dalla configurazione del riferimento e del divisore. | Radio a canale fisso, oscillatori locali e ricevitori di navigazione. |
| Sintetizzatori di frequenza a N frazionario | Utilizzano rapporti di divisione frazionari all’interno di un PLL per ottenere passi di frequenza più fini rispetto alla frequenza di riferimento. | Elevata risoluzione di sintonizzazione e spaziatura flessibile tra i canali, con potenziali segnali spuri frazionari a seconda dell’implementazione. | Radio multibanda, collegamenti a salto di frequenza e sistemi radar agili. |
| Sintetizzatori digitali diretti (DDS) | Generazione digitale delle forme d’onda tramite un accumulatore di fase e un convertitore digitale-analogico (DAC). | Risoluzione di frequenza estremamente fine e sintonizzazione rapida, con larghezza di banda in uscita limitata dalle prestazioni del clock e del convertitore. | Generazione di forme d’onda, eccitazione radar e controllo di frequenza di precisione. |
| Sintetizzatori di frequenza ibridi DDS-PLL | Combinano la sintesi digitale con la generazione, la moltiplicazione o la traslazione di frequenza basate su PLL. | Risoluzione di sintonizzazione fine combinata con un funzionamento a frequenze più elevate, con prestazioni complessive che dipendono dall’architettura del sistema. | Comunicazioni agili, radar e carichi utili RF specializzati. |
| Sintetizzatori di frequenza analogici | Utilizzano tecniche di oscillazione analogica, miscelazione, moltiplicazione, filtraggio o retroazione per generare le frequenze richieste. | Le prestazioni dipendono dalla stabilità dell’oscillatore, dal metodo di sintonizzazione, dal filtraggio e dall’architettura più ampia di generazione del segnale. | Sistemi RF specializzati, generazione di segnali a microonde e apparecchiature legacy. |
| Sintetizzatori di frequenza a microonde | Utilizzano PLL, oscillatori, moltiplicazione di frequenza o tecniche ibride per generare uscite a frequenza microonde. | Funzionamento ad alta frequenza con requisiti rigorosi in termini di rumore di fase, stabilità di frequenza e purezza spettrale. | Radar a microonde, collegamenti dati ad alta frequenza e guerra elettronica. |
| Circuiti integrati (IC) sintetizzatori di frequenza integrati | Integrazione della generazione di frequenza, del controllo e dei circuiti associati all’interno di un dispositivo a semiconduttore. | Dimensioni compatte, funzionamento programmabile e requisiti ridotti in termini di componenti esterni. | Radio per UAV con vincoli di dimensioni, peso e potenza (SWaP), carichi utili RF integrati e ricetrasmettitori compatti. |
Le architetture basate su PLL sono ampiamente utilizzate nei moduli sintetizzatori RF poiché consentono di combinare la sintonizzazione programmabile con un funzionamento stabile ad alta frequenza. I sintetizzatori a N intero e a N frazionario rappresentano varianti della tecnologia PLL, mentre i sintetizzatori a microonde e i circuiti integrati sintetizzatori descrivono la copertura di frequenza o l’implementazione fisica piuttosto che principi di sintesi distinti.
Un sintetizzatore di frequenza digitale basato su DDS risulta particolarmente utile laddove siano richieste una risoluzione di frequenza molto fine o rapidi cambiamenti di forma d’onda, mentre le architetture ibride DDS-PLL possono estendere tali capacità a gamme di frequenza più elevate.
I sintetizzatori di frequenza sono strettamente correlati a diversi altri componenti RF, ma si differenziano per la loro funzione primaria e il livello di integrazione. Le principali distinzioni includono:
I sintetizzatori di frequenza forniscono quindi la funzione di generazione controllata della frequenza all’interno di molti sistemi RF di grandi dimensioni, combinando spesso oscillatori, PLL, divisori, sorgenti di riferimento e tecnologie di filtraggio in un’unica architettura.
I progressi nell’integrazione dei semiconduttori, nel controllo digitale, nella generazione di riferimenti e nella progettazione dei circuiti RF stanno consentendo la realizzazione di sintetizzatori di frequenza più compatti, agili e spettralmente puliti per le piattaforme senza equipaggio. Tra le aree di sviluppo più rilevanti figurano:
Questi sviluppi stanno contribuendo a far sì che i sintetizzatori di frequenza RF e a microonde soddisfino requisiti sempre più esigenti in termini di agilità di frequenza, purezza spettrale, integrazione, sincronizzazione ed efficienza energetica nei sistemi autonomi e telecomandati.
Ricerca di aziende e prodotti
