Синтезаторы частот играют ключевую роль в мобильной связи. От мобильных терминалов до базовых станций они глубоко вовлечены во все аспекты мобильной связи, обеспечивая эффективную, стабильную и точную связь. Ниже представлено применение синтезаторов частот в сочетании с определенными сценариями мобильной связи:

1. Приложения в мобильных телефонах:

• Многодиапазонная связь:

Современные смартфоны должны поддерживать несколько диапазонов связи, например, несколько диапазонов в рамках разных стандартов, таких как 2G, 3G, 4G и 5G. Синтезаторы частот могут генерировать несущие частоты, необходимые для этих диапазонов, позволяя мобильным телефонам переключаться между различными сетями и поддерживать связь. Например, когда пользователи используют сети 5G для загрузки данных на высокой скорости в городах, синтезатор частот в мобильном телефоне генерирует несущий сигнал диапазона частот 5G (например, 3,3 ГГц - 3,6 ГГц и т. д.) и модулирует данные на носителе для передачи; при входе в зону со слабым покрытием сигнала 5G мобильный телефон автоматически переключается на сеть 4G, а синтезатор частот генерирует несущий сигнал соответствующего диапазона частот 4G (например, 1,8 ГГц - 2,6 ГГц и т. д.), чтобы обеспечить непрерывность связи.

• Подключение по Bluetooth и Wi-Fi:

Помимо сотовой мобильной связи, мобильные телефоны также должны общаться на короткие расстояния через Bluetooth и Wi-Fi. Синтезатор частот обеспечивает точные сигналы частоты для модулей Bluetooth (обычно работающих в диапазоне 2,4 ГГц) и Wi-Fi (диапазон 2,4 ГГц или 5 ГГц). При использовании Bluetooth для подключения наушников синтезатор частот генерирует стабильный сигнал частоты 2,4 ГГц для передачи данных модуля Bluetooth для достижения беспроводной передачи аудиосигналов; при подключении к сети Wi-Fi синтезатор частот точно генерирует соответствующую частоту в соответствии с подключенным диапазоном частот (2,4 ГГц или 5 ГГц) для обеспечения стабильной передачи данных между мобильным телефоном и беспроводным маршрутизатором.

• Синхронизация часов:

Различные микросхемы и схемы внутри мобильного телефона, такие как процессоры основной полосы частот, процессоры приложений и т. д., требуют точных тактовых сигналов для координации своей работы. Тактовый сигнал, генерируемый синтезатором частоты, служит эталоном времени для этих микросхем, чтобы гарантировать точность обработки и передачи данных. Когда мобильный телефон обрабатывает данные, стабильный тактовый сигнал, обеспечиваемый синтезатором частоты, позволяет процессору выполнять инструкции в соответствии с заданным ритмом, обеспечивая правильную обработку и работу с данными.

2. Применение в базовых станциях:

• Генерация и распределение несущего сигнала:

Базовые станции мобильной связи должны обрабатывать запросы на связь от нескольких пользователей одновременно и работать в нескольких частотных диапазонах. Синтезаторы частот используются для генерации нескольких несущих частот, необходимых базовой станции, и распределения этих сигналов несущих по разным каналам. В базовых станциях 4G LTE синтезаторы частот могут генерировать несколько несущих сигналов разных частот, каждый из которых соответствует одному или нескольким каналам, которые используются для передачи пользовательских данных и управляющей информации. Благодаря точному управлению несущей частотой базовые станции могут эффективно передавать данные в разных частотных диапазонах и улучшать использование спектра.

• Синхронизация и синхронизация:

Базовым станциям необходимо поддерживать точную синхронизацию для обеспечения точной передачи и приема сигналов. Синтезаторы частот обеспечивают базовые станции высокоточными тактовыми сигналами для синхронизации работы базовых станций. В сетях 5G точность синхронизации между базовыми станциями должна быть выше. Тактовый сигнал, генерируемый синтезатором частот, может контролировать отклонение времени между базовыми станциями в очень небольшом диапазоне, обеспечивать скоординированную работу нескольких базовых станций и избегать помех и конфликтов сигналов.

• Переключение и регулировка частоты:

С развитием сетей мобильной связи базовым станциям необходимо гибко переключаться и настраивать рабочую частоту в соответствии с нагрузкой сети и потребностями пользователей. Синтезаторы частот могут быстро реагировать на команды управления для переключения и настройки частоты. Когда в определенном диапазоне частот слишком много пользователей, что приводит к перегрузке сети, базовая станция может переключать некоторых пользователей на другие диапазоны частот через синтезатор частот, чтобы сбалансировать нагрузку сети и улучшить общую производительность сети.

3. Обработка сигналов, модуляция и демодуляция:

• Процесс модуляции:

В мобильной связи данные должны быть модулированы, прежде чем они могут быть переданы на несущей. Как часть генератора, управляемого напряжением (VCO), синтезатор частоты участвует в процессе модуляции. Например, при модуляции с ортогональным частотным разделением (OFDM) синтезатор частоты регулирует выходную частоту в соответствии с входным сигналом модуляции (например, цифровыми данными) и модулирует данные на различных частотных компонентах несущей для достижения эффективной передачи данных.

• Процесс демодуляции:

На приемном конце синтезатор частот используется для генерации локального колебательного сигнала с той же частотой и фазой, что и передающая несущая для операций демодуляции. Исходный модулированный сигнал восстанавливается путем смешивания полученного модулированного сигнала с локальным колебательным сигналом. В системе 5G NR (New Radio) высокоточный локальный колебательный сигнал, генерируемый синтезатором частот, имеет решающее значение для точной демодуляции сигнала, что может улучшить качество приема сигнала и точность передачи данных.