Sintetizator frekvencije je uređaj koji proizvodi valni oblik na frekvenciji određenoj analognim ili digitalnim sklopovima. Najčešći sintetizator frekvencije koristi naponski kontrolirani oscilator (VCO), koji je kontroliran fazno zaključanom petljom (PLL) koristeći stabilnu referencu frekvencije. Sintetizatori frekvencije koriste se u većini telekomunikacijske opreme dizajnirane za prijenos ili primanje na određenom rasponu frekvencija u podpojasu.
Rad je omogućen usmjeravanjem frekvencije VCO-a da se izravno ili neizravno zaključa na frekvencijskoj referenci. Upravljanje VCO postiže se promjenjivim naponom istosmjerne struje (DC) koji je u stanju kontinuirano podešavati frekvenciju VCO. Ako je frekvencijski izlaz VCO prenizak, moguće je primijeniti množenje frekvencije prema potrebi. U sličnim primjenama, digitalno kontrolirani oscilator je poboljšani VCO s dodatnim značajkama za širi raspon frekvencija i posebnim značajkama kao što je brže zaključavanje frekvencije.
Digitalna frekvencijska podjela je proces korištenja gore-dolje digitalnih brojača za proizvodnju toka bitova čija je frekvencija niža za integralni broj u odnosu na ulaznu brzinu. Predskaler s dvostrukim modulom koristi dva stupnja razdjelnika za postizanje rezolucije potrebne u frekvencijskom koraku na izlazu. Postavljanjem desnog djelitelja, izlazna frekvencija VCO može se smanjiti u frekvenciji i usporediti s referencom kako bi se ponovno uspostavilo PLL zaključavanje.
Jednostavan sintetizator frekvencije imat će VCO, frekvencijsku referencu, PLL, predskaler, razdjelnik i povezane sklopove. Na primjer, za generiranje sinusoidnog izlaza od 10 megaherca (MHz), upravljačka linija je na DC razini tako da je VCO izlaz 10 MHz. Izlaz VCO se također pretvara u kvadratne valove na digitalnim razinama za frekvencijsku podjelu za 10,000 kako bi se dobio uzorak od 1 kiloherca (kHz), a on će se dovoditi u fazni komparator zajedno s referentnim signalom od 1 kHz. Rezultirajući napon istosmjerne pogreške kontrolira VCO liniju upravljanja, a PLL je zaključan u ovom stanju. Sa bilo kojom promjenom izlazne frekvencije ili faze VCO, proces se ponavlja i vrši se korekcija na VCO upravljačkoj liniji dok se izlaz ne vrati na 10 MHz i PLL zaključan.
Sintetizatori frekvencije se obično koriste u krugovima radio odašiljača i prijemnika. U odašiljačima, sintetizator frekvencije proizvodi frekvenciju nosioca koja mora biti dovoljno točna da ispuni zakonske zahtjeve o emisijama. Za prijemnike, superheterodinski prijamnik koristi miješanje frekvencija lokalnog oscilatora (LO) i dolaznog radiofrekventnog (RF) signala kako bi dobio međufrekvenciju (IF). U prijemniku, VCO izlaz je signal lokalnog oscilatora. Treba napomenuti da superheterodinski prijamnik zahtijeva LO frekvenciju koja može biti signal prijemnika plus ili minus željeni IF.