專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于二維正弦表的數(shù)控振蕩器并行設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種數(shù)控振蕩器的設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種基于二維正弦表的數(shù)控振蕩器并行設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著直接數(shù)字頻率合成(DDS，Direct Digital Synthesis)技術(shù)的發(fā)展， 數(shù)控振蕩器(NCO，Numberically Controlled Oscillator)作為DDS的核心部分，由于其輸 出信號(hào)頻率精度高、切換時(shí)間短、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在雷達(dá)、通信、廣播電視、儀器儀表等多 個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)控振蕩器主要包括相位累加器和函數(shù)發(fā)生器兩大部分。相位累加器對(duì)輸入的頻 率控制字進(jìn)行累加，得到每個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)應(yīng)的數(shù)字相位，再將該數(shù)字相位輸入函數(shù)發(fā)生器 中，進(jìn)行查表或一系列相位_幅度變化后，就可以得到與輸入相位對(duì)應(yīng)的正余弦函數(shù)值。在利用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)控振蕩器時(shí)，受限于硬件平臺(tái)的工作時(shí)鐘頻率，往往需要采用 并行的結(jié)構(gòu)。圖1示出了現(xiàn)有的四路并行數(shù)控振蕩器的結(jié)構(gòu)框圖，現(xiàn)有的并行數(shù)控振蕩器 包括一個(gè)相位累加器101，四個(gè)相位調(diào)整器102、103、104、105，四個(gè)相同的相位截?cái)嗥?06、 107、108、109，以及四個(gè)相同的正弦表110、111、112、113。四個(gè)相位調(diào)整器負(fù)責(zé)調(diào)整四路并 行信號(hào)間的相位差，使最終輸出的四路數(shù)字信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)頻率和相位的拼接，得到一路連 續(xù)的、四倍速率的正弦數(shù)字信號(hào)。這種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)雖然降低了時(shí)鐘頻率，但使數(shù)控振蕩器消耗的硬件資源加倍，計(jì)算 復(fù)雜度增加，并且各路并行信號(hào)之間的嚴(yán)格相位關(guān)系難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種一種基于二維正弦表的數(shù)控振蕩器并行設(shè)計(jì)方法，可以降低并行 數(shù)控振蕩器對(duì)硬件資源的消耗，提高輸出數(shù)字序列的相位連續(xù)性。所述的基于二維正弦表的數(shù)控振蕩器并行設(shè)計(jì)方法包括如下步驟第一步建立一組二維正弦表，包含若干行，若干列數(shù)據(jù)；每行的數(shù)據(jù)成員代表每
路并行信號(hào)在正弦波單周期內(nèi)的若干采樣點(diǎn)，每列的數(shù)據(jù)成員代表每一時(shí)刻各路并行信號(hào)
的正弦采樣點(diǎn)，每一行相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)成員間的相位差為，每一列相鄰的兩個(gè)
2n
數(shù)據(jù)成員間的相位差為 其中，是工作時(shí)鐘頻率，&為數(shù)控振蕩器的中心頻率，M為并行信號(hào)的數(shù)目，H 為二維正弦表的列數(shù)，即每個(gè)正弦波單周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)；第二步相位累加器在工作時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下，根據(jù)頻率控制字產(chǎn)生數(shù)字相位累加值， 并輸出給相位截?cái)嗥?；第三步相位截?cái)嗥鲗?duì)數(shù)字相位累加值進(jìn)行截?cái)?，將相位累加值轉(zhuǎn)換為查找表地址，并輸出至二維正弦表；第四步查找表地址作為列號(hào)用來(lái)查找二維正弦表，每次查找輸出正弦表的一列 數(shù)據(jù)，在工作時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，連續(xù)輸出得到M路并行的數(shù)字序列，數(shù)字序列的采樣率為fM，中 心頻率為fQ。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的這種新的并行數(shù)控振蕩器設(shè)計(jì)方法，較現(xiàn)有的并行數(shù)控振蕩器時(shí)延分辨 率更高，相位連續(xù)性更好，硬件資源消耗量更少。


圖1是示出現(xiàn)有的四路并行數(shù)控振蕩器的框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的基于二維正弦表的四路并行數(shù)控振蕩 器的框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的并行數(shù)控振蕩器中的二維正弦表的框 具體實(shí)施例方式參照下面結(jié)合附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)的 方法可更容易地理解。圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的基于二維正弦表的四路并行數(shù)控振蕩器的 框圖。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的數(shù)控振蕩器包括相位累加器202、相位截?cái)嗥?03以 及二維正弦表204。累加器202以頻率控制字fDDS為步長(zhǎng)，在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生相位累加值$A。。，并且 將產(chǎn)生的相位累加值6a。。輸出到相位截?cái)嗥?03。頻率控制字fDDS可以通過(guò)下列公式來(lái)確定 其中，fCLK是工作時(shí)鐘頻率，f0為數(shù)控振蕩器的中心頻率，N為相位累加值(K。。的 二進(jìn)制位數(shù)。然后，相位截?cái)嗥?03對(duì)產(chǎn)生的相位累加值(K。。進(jìn)行截?cái)啵磳⑾辔焕奂又?K。。 右移W個(gè)二進(jìn)制位，得到正弦表的查找地址6Tab，右移位數(shù)W可以通過(guò)下列公式計(jì)算得到ff = N-log2H其中，N為相位累加值(K。。的二進(jìn)制位數(shù)，H為二維正弦表204的長(zhǎng)度，即每個(gè)正 弦波單周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，在本實(shí)施例中，H可以根據(jù)需要進(jìn)行選取為為2的任意正整數(shù)次 冪，它只會(huì)影響數(shù)控振蕩器輸出序列的信噪比和雜散，不會(huì)影響數(shù)控振蕩器的基本功能。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖2所示的并行數(shù)控振蕩器中的二維正弦 表的框圖。不同于傳統(tǒng)正弦表的一維數(shù)組結(jié)構(gòu)，二維正弦表是一種二維數(shù)組結(jié)構(gòu)，共有4 行、H列。數(shù)據(jù)成員從相位的角度考慮生成每一行相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)成員間的相位差為2;r ，每一列相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)成員間的相位差為￥。正弦表的數(shù)據(jù)成員的數(shù)值通過(guò)如
^fdK
下式子來(lái)計(jì)算

四舍五入其中，A為正弦表的量化幅度；m為正弦表的行號(hào)，值取0，1，2，3 ;n為正弦表的列 號(hào)，值取 正弦表查找地址6Tab作為列號(hào)被用來(lái)查找二維正弦表。一次查找輸出一列數(shù) 據(jù)，即四個(gè)采樣點(diǎn)，在工作時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，連續(xù)輸出得到四路數(shù)字序列
四路數(shù)字序列
的中心頻率均為&，初始相位依次為0，2f 二維正弦表可以預(yù)先在Matlab等數(shù)學(xué)軟件中設(shè)計(jì)完成，Matlab中的雙精度浮點(diǎn) 運(yùn)算較硬件中的定點(diǎn)運(yùn)算精度更高，并且利于進(jìn)行四舍五入處理，減小計(jì)算誤差。
權(quán)利要求
一種基于二維正弦表的數(shù)控振蕩器并行設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟第一步建立一組二維正弦表，包含若干行，若干列數(shù)據(jù)；每行的數(shù)據(jù)成員代表每路并行信號(hào)在正弦波單周期內(nèi)的若干采樣點(diǎn)，每列的數(shù)據(jù)成員代表每一時(shí)刻各路并行信號(hào)的正弦采樣點(diǎn)，每一行相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)成員間的相位差為每一列相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)成員間的相位差為其中，fCLK是工作時(shí)鐘頻率，f0為數(shù)控振蕩器的中心頻率，M為并行信號(hào)的數(shù)目，H為二維正弦表的列數(shù)，即每個(gè)正弦波單周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)；第二步相位累加器在工作時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下，根據(jù)頻率控制字產(chǎn)生數(shù)字相位累加值，并輸出給相位截?cái)嗥鳎坏谌较辔唤財(cái)嗥鲗?duì)數(shù)字相位累加值進(jìn)行截?cái)?，將相位累加值轉(zhuǎn)換為查找表地址，并輸出至二維正弦表；第四步查找表地址作為列號(hào)用來(lái)查找二維正弦表，每次查找輸出正弦表的一列數(shù)據(jù)，在工作時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，連續(xù)輸出得到M路并行的數(shù)字序列，數(shù)字序列的采樣率為fCLK，中心頻率為f0。F2009100812817C0000011.tif,F2009100812817C0000012.tif
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于二維正弦表的數(shù)控振蕩器并行設(shè)計(jì)方法，第一步建立一組二維正弦表，包含若干行，若干列數(shù)據(jù)；第二步相位累加器在工作時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下，根據(jù)頻率控制字產(chǎn)生數(shù)字相位累加值，并輸出給相位截?cái)嗥?；第三步相位截?cái)嗥鲗?duì)數(shù)字相位累加值進(jìn)行截?cái)?，將相位累加值轉(zhuǎn)換為查找表地址，并輸出至二維正弦表；第四步查找表地址作為列號(hào)用來(lái)查找二維正弦表，每次查找輸出正弦表的一列數(shù)據(jù)，在工作時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，連續(xù)輸出得到M路并行的數(shù)字序列；本發(fā)明的這種新的并行數(shù)控振蕩器設(shè)計(jì)方法，較現(xiàn)有的并行數(shù)控振蕩器時(shí)延分辨率更高，相位連續(xù)性更好，硬件資源消耗量更少。
文檔編號(hào)H03L7/099GK101854172SQ20091008128
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者曾大治, 曾濤, 田永華, 龍騰 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)