[发明专利]一种微扰相位调制DDS信号产生方法

说明书

本发明公开了一种微扰相位调制DDS正弦波信号产生方法，它不同于用单一频率控制字单累加器的普通DDS，而是从正弦波波形的时域采样过程入手，通过两个控制字两个累加器的相互作用，产生整数采样点时刻加微小扰动的分数采样点时刻，实现每个正弦周期的精确时刻采样，用相位微扰和正交相位调制来合成正弦波，由于微扰分量采用独立累加器，可以近似计算微扰相位的三角函数值，减小了三角函数的查表容量，提高了频率分辨率，解决了高分辨率多普勒频偏副载波数字信号生成问题，为无线接收同步系统或低相位噪声正弦波信号产生提供了新方法。

一、技术领域

本发明属于信号设计和信号处理技术领域，尤其涉及正弦波的信号产生、接收和同步的数字电子系统设计技术，是一种高频率分辨率的正弦波信号合成新方法。

二、背景技术

直接数字综合DDS(Direct Digital Synthesizer)是现代数字电子系统常用的一种正弦波产生方法，但DDS需要一个较大的三角函数表，也要进行地址的有限截短，产生了相位误差，引起了正弦信号中的相位噪声，如何利用较小硬件资源产生高质量的正弦信号仍然是一个不断追求的热点问题。

普通的DDS都是用频率控制字的累加产生线性相位，直接查正弦表产生正弦波。由于数字系统设计中累加器位宽有限，三角函数表容量有限和正弦幅度量化都会引入相位噪声，许多文献和专利都在减小相位噪声方面做了大量工作。例如采用了恒定频率时钟对相位累加器输出进行脉宽调制采样来抑制幅度量化误差造成的杂散，采用压缩ROM容量，或者相位抖动注入的方法来抑制相位截断误差造成的杂散。也有从相位累加器输出数据位数和正弦幅度值量化宽度对DDS输出杂散的影响出发，分析由相位截断误差和幅度量化误差引入的杂散谱线，给出选取相位累加器输出数据位数和正弦幅度值量化宽度的折中选择算法等等。但研究的基本点都是基于单频率控制字、单累加器会产生无穷的相位点集合，而有限的表不可能查出无限相位点，这也是普通DDS的不足之处。本专利从正弦波形信号的采样过程入手，通过两个控制字两个累加器的相互控制，产生整数采样点时刻和微小扰动的分数采样点时刻，通过时间叠加生成每个周期的精确采样点，由相位微扰和正交相位调制来合成正弦波，其中微扰相位的三角函数可以近似计算，减小了三角函数表的容量，也提高频率分辨率，为进一步降低相位噪声提供了新思路。

三、发明内容

1、发明目的

本发明的目的是提供一种正弦产生的新方法，以减小DDS中三角函数表的容量，提高正弦波的频率分辨率，解决含有细微多普勒频偏的正弦副载波信号产生、同步和跟踪的数字电子系统设计问题。

2、技术方案

为了达到上述发明目的，本发明包括下列步骤：

(1)将待产生的正弦波信号分解为微扰相位对整数点载波的正交相位调制形式

如果待产生的正弦信号周期为T₀，频率为用驱动时钟周期为T_s，频率为的时钟采样，式中m是一个T_O正弦周期内能采到的整数倍个T_s周期数，x是剩余的小数部分。不同周期m个采样点的采样时刻由于x的存在，不断累积给精确波形生成带来复杂性。但采样时刻还是有规律可循的。如图1所示，设从0时刻开始采样，第一周期最后一个样本为ab，第二个周期第一样本为cd，令ap＝yT_s。第二个周期的采样点比第一个周期的采样点右移动了(1-x)T_s，因此第i周期的采样点偏大了(1-y(i))T_s.其中y(i)满足：

y(i)＝mod[y(i-1)+x，1]，y(1)＝0； (1)

第i个周期能采到的样点数n(i)不是m个，就是(m+1)个，并由下式决定：

第i个周期的第k个采样点时刻t(i，k)为：