[发明专利]直接数字频率合成方法和直接数字频率合成器

说明书

本发明公开一种直接数字频率合成方法，包括以下步骤：相位累加模块根据频率合成字计算得到第一相位；根据所述第一相位，通过预设的正弦查找表查找得到幅度值；根据所述幅度值，通过预设的相位查找表查找得到第二相位；若所述第二相位小于第一相位，则对所述幅度值进行调整后输出；否则输出原幅度值；数模转换器根据输出的幅度值进行数模转换得到正弦波输出；其中，对于N位的相位累加模块和D位的数模转换器，所述预设的相位查找表包含2^D‑1‑1个对应于0～2^D‑1‑2幅度的相位边界值记录，每个相位边界值采用N‑2位存储。还公开一种应用上述方法的直接数字频率合成器。上述方法和合成器可以以较低的成本提高频率调节精度。

技术领域

本发明涉及数字信号处理，特别是涉及一种直接数字频率合成方法和一种直接数字频率合成器。

背景技术

在一些需要进行正弦波的频率调节的应用中，对频率的可调性要求很高。例如PZT架构的陀螺仪传感器的共振频率的调节，其频率的可调性要达到0.1赫兹以下。DDS(DirectDigital Synthesizer，直接数字频率合成)提供了一种以数字方式来精确控制正弦频率的方法。

DDS的工作原理是基于正弦波每隔2π相角循环一次的特性，利用相位累加模块(N位)来等分0～2π相位为2^N个单元，再根据不同的频率要求，每隔一段时间增加一个频率控制字的角度到相位累加模块中，可以由相位累加模块输出的相角经正弦查表得出信号幅度，经数模转换得到正弦波的输出。其中相位累加模块的溢出代表一个2π相角的循环。

对于一个频率控制字为M的一次调节，经N位的相位累加模块的处理，DDS最终正弦波的频率f_o与工作基频f_c具有如下关系：

f_o＝(M×f_c)/2^N。

当2^N/M为整数时，该次调节不会出现相位截断，而其他情况则会因为相位截断会有大大小小的误差。因此，传统的DDS实际上能够输出的频率精度十分有限，也限制了其应用范围。

另一方面，如上所述，目标信号的幅度生成是通过正弦查找表实现的。基于传统的DDS，仍然可以通过减少相位累加模块舍弃相位的位数，增加正弦查找表的大小，从而减少相位舍弃误差。但是正弦查找表的深度是与地址位数成指数关系的，无法使用的合理的成本来构建一个庞大的正弦查找表以降低相位误差。

发明内容

基于此，有必要提供一种低成本且可以减少相位截断误差的直接数字频率合成

一种直接数字频率合成方法，包括以下步骤：

相位累加模块根据频率合成字计算得到第一相位；

根据所述第一相位，通过预设的正弦查找表查找得到幅度值；

根据所述幅度值，通过预设的相位查找表查找得到第二相位；

若所述第二相位小于第一相位，则对所述幅度值进行调整后输出；否则输出原幅度值；

数模转换器根据输出的幅度值进行数模转换得到正弦波输出；

其中，对于N位的相位累加模块和D位的数模转换器，所述预设的相位查找表包含2^D-1-1个对应于0～2^D-1-2幅度的相位边界值记录，每个相位边界值采用N-2位存储。

在其中一个实施例中，和是相位累加模块在第一象限的相邻数值，获得所述预设的相位查找表的步骤包括：