[發(fā)明專利]一種非2的整次冪的數(shù)字正余弦頻率合成器及其合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210256361.3
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN103580690B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈學(xué)卿
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳格蘭泰克科技有限公司
• 主分類號: H03L7/24
• 分類號: H03L7/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字頻率合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非2的整次冪的數(shù)字正余弦頻率合成器及其合成方法。

背景技術(shù)

直接數(shù)字頻率合成器技術(shù)是一種新的頻率合成方法，與傳統(tǒng)模擬的頻率合成器相比，直接數(shù)字頻率合成器具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時間等優(yōu)點，是無線通信設(shè)備系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)字化的一個關(guān)鍵技術(shù)。

目前成熟的直接數(shù)字頻率合成器技術(shù)主要由兩部分組成：相位累加器和波形存儲器，在工作時鐘的驅(qū)動下，相位累加器對頻率控制字進(jìn)行線性累加，輸出相位字對波形存儲器進(jìn)行查表尋址，使之輸出幅度相位連續(xù)變化的波形信號。

N位相位累加器將相位圓周分成2^N個相位點，其相位的分辨率為Δφ＝2π/2^N。已知其工作時鐘頻率為F_s，最小頻率間隔為Δf＝F_s/2^N。直接數(shù)字頻率合成器輸出的頻率為F_out，可以計算出頻率控制字為Fw＝F_out/F_s*2^N。頻率控制字累加后的結(jié)果是相位字，相位字大于2^N時溢出取其余數(shù)，其溢出的頻率就是直接數(shù)字頻率合成器輸出信號的頻率。

if[Pw(i)≤2^N]

Pw(i+1)＝Pw(i)+Fw

else

Pw(i+1)＝Pw(i)-2^N

通過累加得到的相位字進(jìn)行查表即可輸出信號。

對一個周期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)余弦信號進(jìn)行2^N采樣，得到的采樣點存入波形存儲器中。在實際應(yīng)用中，利用正弦波的對稱性，將2π范圍內(nèi)的幅值、相位點映射到π/2范圍內(nèi)，降低4倍存儲量，只需要存儲2^N個采樣點中的2^N-2個采樣點。

對于N位的相位累加器，輸出頻率的頻率字為Fw＝F_out/F_s*2^N，F(xiàn)w應(yīng)為正整數(shù)。由公式知：只有當(dāng)工作頻率F_s和輸出頻率F_out是2的整次冪倍數(shù)關(guān)系時，才能整除，否則計算的頻率字就會有誤差。在實際應(yīng)用中，對頻率合成器的要求通常是：主時鐘頻率為Fs，要求輸出頻率為K*DF的正余弦波信號，其中，DF為步進(jìn)頻率，k＝Kmin～Kmax表示一段連續(xù)的整數(shù)范圍，而通常Fs和DF不滿足2的整次冪倍數(shù)關(guān)系。為了解決這一問題，通常的做法是增加相位累加器的位數(shù)N，N越大造成的頻率誤差也越小。但這樣會使波形存儲器相當(dāng)龐大，折中的辦法是相位累加器的位數(shù)N可以較大，但截取相位累加器的高M(jìn)位作為波形存儲器的尋址地址，低位不參與尋址，然而這樣會引入波形幅度誤差。為了使頻率誤差和波形幅度達(dá)到可接收的范圍，需要較大的N和M數(shù)值，也使波形存儲器占用大量資源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種非2的整次冪的數(shù)字正余弦頻率合成器及其合成方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的數(shù)字頻率合成器只有當(dāng)工作頻率和輸出頻率是2的整次冪倍數(shù)關(guān)系時才能整除，否則計算的頻率字就會有誤差，以及波形存儲器占用大量資源的問題。

本發(fā)明的目的在于提供一種非2的整次冪的數(shù)字正余弦頻率合成器，該數(shù)字正余弦頻率合成器包括：相位累加器、象限累加器、波形存儲器；

所述相位累加器與所述象限累加器相連接，所述象限累加器與所述波形存儲器相連接。

進(jìn)一步，該數(shù)字正余弦頻率合成器在主時鐘頻率為Fs情況下，輸出頻率為K*DF的正余弦波信號，其中DF為輸出頻率步進(jìn)值，k＝1～Fs/DF，F(xiàn)s為DF的整倍數(shù)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種非2的整次冪的數(shù)字正余弦頻率合成的方法，該方法包括以下步驟：

計算波形存儲器表格容量，其基本的地址長度為Fs/DF，為了降低波形存儲器容量要求，需要充分利用正余弦波形的重復(fù)性，將表格長度分為“全長”、“半長”、“1/4長”、“1/8長”四種情況；

通過公式計算波形幅值，分別產(chǎn)生“全長”、“半長”、“1/4長”、“1/8長”四種情況下的正弦表和余弦表；

設(shè)計相位累加器，分別計算“全長”、“半長”、“1/4長”、“1/8長”四種情況下的相位模值，并以相位模值進(jìn)行累加；

設(shè)計象限累加器，分別計算“全長”、“半長”、“1/4長”、“1/8長”四種情況下的象限模值，并以象限模值進(jìn)行累加；