SINTETIZZATORE DI FREQUENZA

──────────────────────────────────────────────────────────────

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

Tali transistor hanno una buona dinamica e possono lavorare fino a frequenze di centinaia di MHz. Si noti come lo schema di fig.4.13, non preveda uno stadio separatore, questo è possibile grazie all'alto isolamento fra le due porte d'ingresso (Gate G1 e G2), che risulta essere di alcuni megaohm, con una capacita di frazioni di picofarad.

4.6 SINTETIZZATORE DI FREQUENZA

4.6.1 ANELLO AD AGGANCIO DI FASE PLL (Phase-Locked-Loop)

Un moderno sintetizzatore di frequenza si basa sul circuito ad aggancio di fase PLL, illustrato in fig.4.14, esso è costituito da un rivelatore di fase, da un filtro passa-basso e da un oscillatore controllato in tensione V.C.O.(Voltage-Controlled Oscillator), formanti un anello chiuso.

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

Il VCO è un oscillatore la cui frequenza è determinata da una rete esterna a resistenza e capacità o ad induttanza e capacità. La tensione all'ingresso del VCO, consente di controllare la frequenza di oscillazione di quest'ultimo.

La frequenza fo dell'oscillatore è vicina alla frequenza d'ingresso fi.

Le due frequenze fo e fi vengono confrontate mediante il rivelatore di fase.

L'uscita del rivelatore è una tensione errore, proporzionale alla differenza di frequenza (fo-fi) e alla differenza di fase fra il segnale in ingresso e l'oscillazione prodotta dal VCO.

La tensione errore dopo essere stata filtrata per eliminare le componenti di frequenza elevata, viene a sua volta, applicata al VCO, chiudendo in tal modo l'anello.

La tensione di errore forza la frequenza del VCO a cambiare in un verso tale da ridurre la differenza di frequenza (fo-fi).

Qualsiasi variazione della frequenza del segnale prodotto dal VCO, viene avvertita dal rivelatore e la tensione di errore riaggiusta la frequenza del VCO in modo che essa rimanga "agganciata" alla frequenza di ingresso.

4.6.2 PLL SINTETIZZATORE DI FREQUENZA

Il circuito PLL illustrato, può essere utilizzato per produrre le frequenze di sintonia richieste all'oscillatore locale del ricevitore, con la necessaria stabilità.

In linea di principio un sintetizzatore di frequenza è un generatore di frequenza la cui uscita è un multiplo intero di una frequenza di riferimento in ingresso.

Come si vede nella fig.4.15, il sintetizzatore fondamentale si ottiene da un PLL interrompendo la connessione fra il VCO e il rivelatore di fase mediante un contatore divisore per N.

Elementi di Radiotecnica 91

──────────────────────────────────────────────────────────────

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

Confrontato con lo schema del circuito ad anello ad aggancio di fase di fig.4.14, il rivelatore di fase sintetizzatore produce una tensione media proporzionale alla differenza di fase fra la frequenza di riferimento in ingresso, fREF e la frequenza di uscita del contatore divisore per N, che è pari a fo/N.

Il contatore normalmente controllato, tramite tastierino numerico di sintonia, genera un singolo impulso di uscita per ogni N impulsi d'ingresso.

La tensione d'uscita del rivelatore di fase, filtrata, controlla la frequenza di uscita del VCO(fo), che è pari ad N volte il riferimento d'ingresso durante l'aggancio di fase. Inoltre la frequenza d'ingresso è uguale alla frequenza d'uscita del contatore divisore per N, eccetto che per una differenza di fase finita.

4.6.3 ESEMPIO DI SINTETIZZATORE

Con riferimento alla fig.4.16, si notano alcune differenze rispetto allo schema di principio di fig.4.15.

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

Il ricevitore ha una frequenza intermedia di 10.7 MHz, per cui la frequenza in uscita dal sintetizzatore, deve variare fra 98.7 MHz e 118.7 MHz.

Queste frequenze sono troppo alte per i campi di funzionamento della maggior parte dei contatori divisori per N a logica TTL e CMOS, per cui la frequenza in uscita dal VCO, non viene inviata direttamente al divisore, ma viene mescolata usando un oscillatore locale fisso sulla frequenza di 98 MHz.

La frequenza in uscita dal mixer è pari a:

fmix = fo - fH

Questa frequenza viene divisa per N in modo che per ogni valore di fo, questo rapporto sia sempre uguale alla fREF che nel nostro caso, è un riferimento controllato al quarzo da 1 MHz.

Per una spaziatura di canali di 100 KHz(fREF), la frequenza dell'oscillatore di riferimento di 1 MHz, deve essere ridotta di un fattore 10, per cui N1=10.

I valori massimo (Nmax) e minimo N(min) dei valori di divisione N, sono dati dalle relazioni:

Di conseguenza bisogna disporre di un contatore divisore per N capace di dividere per qualsiasi numero intero compreso fra 70 e 207.

Elementi di Radiotecnica 93

Nello schema a blocchi di fig.4.1, si è indicato con 'Amplificatore M.F.', gli stadi a frequenza intermedia.

Come detto, questo stadio è un circuito a cui è demandata la maggior parte dell'amplificazione complessiva del ricevitore, per esempio, se il convertitore che precede lo stadio a IF, ha un guadagno di GRF= 5, quest'ultimo ha un'amplificazione GIF= 105. Per cui, con un segnale in ingresso di 2µV, si può ottenere in uscita un valore di:

2[µV]x5x105 = 1 V

Valore più che sufficiente a pilotare uno stadio rivelatore, la cui uscita deve pilotare a sua volta, lo stadio amplificatore a bassa frequenza.

Per i ricevitori professionali il valore di sensibilità indicato può essere insufficiente, per cui è richiesta una sensibilità di 0.2 µV.

In questo caso lo stadio a frequenza intermedia dovrà fornire un'amplificazione di GIF=

1000.000 di volte (106).

Dovendo amplificare una frequenza fissa, gli stadi IF sono accordati una volta per tutte e quindi, come già visto, a loro è demandata l'amplificazione del segnale e la selettività del ricevitore, cioè la sua capacita di discriminare fra il segnale presente nel canale sintonizzato e quelli, eventualmente presenti nei canali adiacenti.

Si è visto anche che la scelta del valore di frequenza intermedia è frutto di un compromesso, nel senso che una frequenza alta fa cadere la frequenza immagine al di fuori della gamma di sintonia del ricevitore per cui viene efficacemente soppressa dagli stadi selettivi d'ingresso. Di contro la scelta di una frequenza di valore basso consente di poter ottenere degli stadi di frequenza intermedia con maggiore selettività e quindi una migliore selezione, da parte del ricevitore, del segnale desiderato anche in presenza di forti segnali ad esso prossimi in frequenza. Per tale motivo i ricevitori di maggior pregio hanno due frequenze intermedie (vedi schema di fig.4.1), di cui la prima alta, per una efficiente reiezione d'immagine, ed una seconda più bassa per ottimizzare la selettività del ricevitore.

Nei ricevitori commerciali, a singola frequenza intermedia, viene adottata una Fif compresa fra 450 e 470 KHz nella gamma delle onde medio corte, ed una Fif = 10.7 MHz per la modulazione di frequenza.

Alcuni ricevitori per radiomonitoring possono avere anche una frequenza intermedia di 21.4 MHz.