Ο συνθέτης συχνότητας είναι μια συσκευή που παράγει μια κυματομορφή σε συχνότητα που καθορίζεται από αναλογικά ή ψηφιακά κυκλώματα. Ο πιο κοινός συνθέτης συχνότητας χρησιμοποιεί έναν ταλαντωτή ελεγχόμενης τάσης (VCO), ο οποίος ελέγχεται από έναν βρόχο κλειδώματος φάσης (PLL) χρησιμοποιώντας μια σταθερή αναφορά συχνότητας. Οι συνθεσάιζερ συχνοτήτων χρησιμοποιούνται στον περισσότερο εξοπλισμό τηλεπικοινωνιών που έχει σχεδιαστεί για μετάδοση ή λήψη σε ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων σε μια υποζώνη.
Η λειτουργία γίνεται εφικτή με την κατεύθυνση της συχνότητας ενός VCO για να κλειδώσει άμεσα ή έμμεσα στην αναφορά συχνότητας. Η διεύθυνση του VCO επιτυγχάνεται με μια τάση μεταβλητού συνεχούς ρεύματος (DC) που είναι σε θέση να ρυθμίζει συνεχώς τη συχνότητα VCO. Εάν η έξοδος συχνότητας VCO είναι πολύ χαμηλή, είναι δυνατό να εφαρμοστεί πολλαπλασιασμός συχνότητας όπως απαιτείται. Σε παρόμοιες εφαρμογές, ο ψηφιακά ελεγχόμενος ταλαντωτής είναι ένας βελτιωμένος VCO με πρόσθετα χαρακτηριστικά για μεγαλύτερο εύρος συχνοτήτων και ειδικές δυνατότητες όπως ταχύτερο κλείδωμα συχνότητας.
Η διαίρεση ψηφιακής συχνότητας είναι η διαδικασία χρήσης ψηφιακών μετρητών προς τα πάνω για την παραγωγή μιας ροής bit που είναι χαμηλότερη σε συχνότητα κατά έναν ακέραιο αριθμό του ρυθμού εισόδου. Ο προκλιμακωτής διπλής μονάδας χρησιμοποιεί δύο στάδια διαχωρισμού για την επίτευξη της απαιτούμενης ανάλυσης στο βήμα συχνότητας στην έξοδο. Ρυθμίζοντας το σχήμα του δεξιού διαιρέτη, η συχνότητα εξόδου VCO μπορεί να μειωθεί σε συχνότητα και να συγκριθεί με την αναφορά για την επαναφορά του κλειδώματος PLL.
Ένας απλός συνθέτης συχνότητας θα έχει ένα VCO, μια αναφορά συχνότητας, ένα PLL, έναν προκλιμακωτή, τον διαιρέτη και τα σχετικά κυκλώματα. Για παράδειγμα, για να δημιουργηθεί ημιτονοειδής έξοδος 10 megahertz (MHz), η γραμμή διεύθυνσης βρίσκεται σε επίπεδο DC έτσι ώστε η έξοδος VCO να είναι 10 MHz. Η έξοδος VCO μετατρέπεται επίσης σε τετράγωνα κύματα σε ψηφιακά επίπεδα για διαίρεση συχνότητας κατά 10,000 για να ληφθεί ένα δείγμα 1 κιλοερτζ (kHz) και αυτό θα τροφοδοτηθεί σε έναν συγκριτή φάσης μαζί με ένα σήμα αναφοράς 1 kHz. Η προκύπτουσα τάση σφάλματος DC ελέγχει τη γραμμή διεύθυνσης VCO και το PLL είναι κλειδωμένο σε αυτήν την κατάσταση. Με οποιαδήποτε αλλαγή στη συχνότητα ή τη φάση εξόδου VCO, η διαδικασία επαναλαμβάνεται και η διόρθωση γίνεται στη γραμμή διεύθυνσης VCO έως ότου η έξοδος επανέλθει στα 10 MHz και το PLL κλειδώσει.
Οι συνθεσάιζερ συχνότητας χρησιμοποιούνται συνήθως σε κυκλώματα ραδιοπομπών και δέκτη. Στους πομπούς, ο συνθέτης συχνότητας παράγει τη φέρουσα συχνότητα που πρέπει να είναι αρκετά ακριβής για να πληροί τις νόμιμες απαιτήσεις εκπομπών. Για τους δέκτες, ο δέκτης υπερετερόδυνης χρησιμοποιεί τη μίξη συχνότητας του τοπικού ταλαντωτή (LO) και του εισερχόμενου σήματος ραδιοσυχνότητας (RF) για να αποκτήσει την ενδιάμεση συχνότητα (IF). Στον δέκτη, η έξοδος VCO είναι το σήμα τοπικού ταλαντωτή. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο υπερετερόδυνος δέκτης απαιτεί μια συχνότητα LO που μπορεί να είναι το σήμα του δέκτη συν ή πλην το επιθυμητό IF.