[發(fā)明專利]一種直接數(shù)字頻率合成器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710992774.0
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107809239A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊正
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州云海信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: H03L7/16
• 分類號: H03L7/16
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及頻率合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直接數(shù)字頻率合成器。

背景技術(shù)

頻率合成器是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的重要組成部分，用于產(chǎn)生具有高精度和高穩(wěn)定性等優(yōu)良性能指標(biāo)的頻率源，作為電路中的參考信號。隨著通信、雷達(dá)、電子對抗和數(shù)字電視等技術(shù)的不斷進(jìn)步，它們對頻率合成器的要求也越來越高。

直接數(shù)字頻率合成器(DDS，Direct Digital Frequency Synthesizer)相較于鎖相式頻率合成器和直接頻率合成器，具有體積小、使用方便、頻率轉(zhuǎn)換率和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地使用。

頻率合成技術(shù)一般需要對基準(zhǔn)信號進(jìn)行混頻、倍頻或分頻等處理，該過程中需要用到大量的信號相關(guān)數(shù)據(jù)。現(xiàn)有技術(shù)中的直接數(shù)字頻率合成器，采用了大容量ROM來存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，以便從ROM中讀取數(shù)據(jù)形成輸出的參考信號。因此，大量的硬件存儲資源將被占用，并導(dǎo)致成本較高、功耗增大、可靠性和運(yùn)算速度降低。并且，在高頻的情況下，這些不利影響更為顯著。

由此可見，采用何種直接數(shù)字頻率合成器以提高頻率合成的可靠性和運(yùn)算速度并降低功耗和成本，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于提供一種直接數(shù)字頻率合成器，以便有效地提高頻率合成的可靠性和運(yùn)算速度，并降低功耗和成本。

為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N直接數(shù)字頻率合成器，包括：

頻率控制器：用于根據(jù)輸入的頻率控制字計(jì)算輸出頻率；并根據(jù)輸入的系統(tǒng)時鐘信號生成頻率為所述輸出頻率的參考信號；

相位控制器：用于根據(jù)輸入的相位偏移字計(jì)算相位偏移角；

相位/幅度轉(zhuǎn)換器：用于采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字算法計(jì)算所述相位偏移角的三角函數(shù)值；根據(jù)所述三角函數(shù)值和輸入的振幅比例因子調(diào)節(jié)所述參考信號的大小；并輸出調(diào)節(jié)后的參考信號。

可選地，所述系統(tǒng)時鐘信號的頻率為1GHz。

可選地，所述相位控制器為采用流水線結(jié)構(gòu)的累加器。

可選地，所述頻率控制字為32位二進(jìn)制數(shù)。

可選地，所述相位偏移字為16位二進(jìn)制數(shù)。

可選地，所述振幅比例因子為14位二進(jìn)制數(shù)。

可選地，所述相位/幅度轉(zhuǎn)換器具體用于：

利用存儲單元和N個級聯(lián)的流水線結(jié)構(gòu)的計(jì)算單元，采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字算法計(jì)算所述相位偏移角的所述三角函數(shù)值；

其中，N為正整數(shù)，第i個所述計(jì)算單元包括第一移位器、第二移位器、第一加法器、第二加法器和第三加法器，i為不大于N的正整數(shù)；

所述第一移位器的輸入端與所述第一加法器的第一輸入端連接，并作為第i個所述計(jì)算單元的第一輸入端，用于與第i-1個所述計(jì)算單元的第一輸出端連接；所述第一加法器的輸出端作為第i個所述計(jì)算單元的第一輸出端；所述第一移位器的輸出端與所述第二加法器的第二輸入端連接；

所述第二移位器的輸入端與所述第二加法器的第一輸入端連接，并作為第i個所述計(jì)算單元的第二輸入端，用于與第i-1個所述計(jì)算單元的第二輸出端連接；所述第二加法器的輸出端作為第i個所述計(jì)算單元的第二輸出端；所述第二移位器的輸出端與所述第一加法器的第二輸入端連接；

所述第三加法器的第一輸入端作為第i個所述計(jì)算單元的剩余偏轉(zhuǎn)角輸入端，用于與第i-1個所述計(jì)算單元的剩余偏移角輸出端連接；所述第三加法器的第二輸入端與所述存儲單元連接，用于接收從所述存儲單元中查找到的第i個旋轉(zhuǎn)角的二進(jìn)制數(shù)值，所述存儲單元存儲有N個所述旋轉(zhuǎn)角的二進(jìn)制數(shù)值表；所述第三加法器的輸出端作為第i個所述計(jì)算單元的剩余偏轉(zhuǎn)角輸出端；

第1個所述計(jì)算單元的剩余偏轉(zhuǎn)角輸入端所輸入的剩余偏轉(zhuǎn)角初始值為所述相位偏移角的大小。

可選地，所述三角函數(shù)值包括正弦值和余弦值；第i個所述計(jì)算單元的第一輸入/輸出端為余弦值輸入/輸出端，第二輸入/輸出端為正弦值輸入/輸出端。

可選地，第i個所述旋轉(zhuǎn)角的大小為arctan[2^-(i-1)]；

第1個所述計(jì)算單元的第一輸入端所輸入的正弦初始值為0，第二輸入端所輸入的余弦初始值為K，