[實用新型]一種基于DDS的數字通信時鐘同步系統

有效

• 申請號: 201320355284.7
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN203340091U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 覃遠年;覃鵬飛;田柯;孫麗真;陳皓;崔更申
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04L7/033
• 分類號: H04L7/033
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 巢雄輝

技術領域

本實用新型涉及數據傳輸系統中的時鐘同步技術領域，具體涉及一種基于DDS的數字通信時鐘同步系統。

背景技術

當前通信系統正朝著多體制、多模式的方向發展，對于兼容多體制的通信系統，其信息傳輸速率多種多樣，接收端實現時鐘恢復的時鐘同步系統就要適應多種多樣的速率。當前通信系統中時鐘同步技術主要有利用模擬鎖相環的時鐘同步技術、利用加扣脈沖、變模分頻等方法實現的全數字鎖相環時鐘同步技術，這些技術要在多種通信傳輸速率下實現時鐘同步都有相應的難度。

模擬鎖相環（PLL）時鐘同步提取電路使用到壓控振蕩器(VCO)，圖1為PLL電路實現時鐘同步提取的原理框圖。鎖相環路控制VCO的頻率和相位變化，使VCO輸出的時鐘與到接收數據的碼元速率同步。但是VCO的中心頻率、頻率范圍受元件參數影響很大，受溫度、濕度等環境因素的影響也較大，調試難度較大。VCO也較難做到寬范圍的頻率覆蓋，模擬鎖相環時鐘同步電路難以適應多種傳輸速率時鐘同步的任務。

全數字鎖相環時鐘同步提取電路使用到數控振蕩器，圖2為全數字鎖相環實現時鐘同步提取的原理圖框圖。數控振蕩器常用的方式有高頻時鐘加扣脈沖式數控振蕩器、或者是高頻時鐘變模分頻式數控振蕩器。鑒相器在每一個周期內得到輸入信號的相位與本地信號相位超前或滯后的信息，進行加扣脈沖控制，或者進行變模分頻控制，改變輸出的時鐘相位狀態，使本地時鐘與接收的數據同步。由于用到高頻時鐘進行分頻，要產生多種不同頻率的高頻時鐘有一定的復雜度；同樣，要讓時鐘同步電路輸出的時鐘滿足多種傳輸速率的需求，要進行分數比例分頻、靈活地控制分頻系數才能實現，所以此方法也有較大的復雜度。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種利用直接數字式頻率合成器（DDS）模塊實現時鐘同步鎖相環路的系統。將DDS作為可控頻率源，并通過帶有頻率最高、最低門限值的控制算法來控制DDS的輸出，充分利用DDS覆蓋頻率范圍寬，輸出頻率控制靈活，分辨率高的特性，實現了沒有可調元件、調試難度低、設置工作頻率容易，適于多速率工作的數字通信時鐘同步系統。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種基于DDS的數字通信時鐘同步系統，包括波形預處理器，鑒相器，DDS波形產生模塊；波形預處理器輸出端連接鑒相器的一個輸入端，鑒相器輸出端連接DDS波形產生模塊的頻率控制字輸入端，DDS波形產生模塊輸出端連接鑒相器的另一個輸入端，同時輸出同步時鐘信號。

為有利于數據處理，在鑒相器和DDS波形產生模塊之間插接了前置濾波器；鑒相器輸出端連接前置濾波器的輸入端，前置濾波器輸出端連接DDS波形產生模塊的頻率控制字輸入端。

為了得到更好的技術效果，在前置濾波器輸出端和DDS波形產生模塊輸入端之間插接了系統數據處理模塊；前置濾波器輸出端連接系統數據處理模塊的輸入端，系統數據處理模塊輸出端連接DDS波形產生模塊的頻率控制字輸入端。

所述系統數據處理模塊包括取值模塊、差值計算模塊、環路濾波模塊、頻率調整量計算模塊、頻率控制字計算模塊、頻率超限判決模塊和頻率控制字設置模塊，上述各模塊依順序連接。數據處理模塊的數據處理過程包括如下步驟：

（1）DDS初始化模塊連接到頻率超限判斷模塊、頻率控制字設置模塊，向頻率超限判斷模塊送入預置頻率控制字的最高、最低門限值，向頻率控制字設置模塊送入頻率初始值????????????????????????????????????????????????對應的頻率控制字；

????（2）由取值模塊獲得前置濾波器電壓輸出值，將其與基準數值在差值計算模塊中進行差值運算；其中的基準數值為前置濾波器輸出的最高、最低電壓值的算術平均值；

（3）差值數據送入環路濾波模塊進行積分運算，其運算結果送入頻率調整量計算模塊；

（4）頻率調整量計算模塊將結果數據乘以壓控系數，計算得到DDS輸出信號頻率需要的變量，然后送人頻率控制字計算模塊；

（5）頻率控制字計算模塊進行頻率控制字的計算，計算后輸出的頻率控制字送入頻率超限判決模塊進行高低門限的判決；

（6）當頻率控制字沒有超過預置的最高、最低門限值時，頻率超限判決模塊將輸入頻率控制字直接送到頻率控制字設置模塊，對DDS波形產生器的輸出信號頻率進行調整；

（7）當頻率控制字超過了預置的最高、最低門限值時，將頻率控制字只取相應的最高、最低門限值，去掉超出部分，輸出到到頻率控制字設置模塊，對DDS波形產生器的輸出信號頻率進行調整。