[发明专利]一种直接数字频率合成器

说明书

技术领域

本申请涉及频率合成技术领域，特别涉及一种直接数字频率合成器。

背景技术

频率合成器是现代电子系统中的重要组成部分，用于产生具有高精度和高稳定性等优良性能指标的频率源，作为电路中的参考信号。随着通信、雷达、电子对抗和数字电视等技术的不断进步，它们对频率合成器的要求也越来越高。

直接数字频率合成器(DDS，Direct Digital Frequency Synthesizer)相较于锁相式频率合成器和直接频率合成器，具有体积小、使用方便、频率转换率和分辨率高等优点，因而被广泛地使用。

频率合成技术一般需要对基准信号进行混频、倍频或分频等处理，该过程中需要用到大量的信号相关数据。现有技术中的直接数字频率合成器，采用了大容量ROM来存储相关数据，以便从ROM中读取数据形成输出的参考信号。因此，大量的硬件存储资源将被占用，并导致成本较高、功耗增大、可靠性和运算速度降低。并且，在高频的情况下，这些不利影响更为显著。

由此可见，采用何种直接数字频率合成器以提高频率合成的可靠性和运算速度并降低功耗和成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种直接数字频率合成器，以便有效地提高频率合成的可靠性和运算速度，并降低功耗和成本。

为解决上述技术问题，本申请提供一种直接数字频率合成器，包括：

频率控制器：用于根据输入的频率控制字计算输出频率；并根据输入的系统时钟信号生成频率为所述输出频率的参考信号；

相位控制器：用于根据输入的相位偏移字计算相位偏移角；

相位/幅度转换器：用于采用坐标旋转数字算法计算所述相位偏移角的三角函数值；根据所述三角函数值和输入的振幅比例因子调节所述参考信号的大小；并输出调节后的参考信号。

可选地，所述系统时钟信号的频率为1GHz。

可选地，所述相位控制器为采用流水线结构的累加器。

可选地，所述频率控制字为32位二进制数。

可选地，所述相位偏移字为16位二进制数。

可选地，所述振幅比例因子为14位二进制数。

可选地，所述相位/幅度转换器具体用于：

利用存储单元和N个级联的流水线结构的计算单元，采用坐标旋转数字算法计算所述相位偏移角的所述三角函数值；

其中，N为正整数，第i个所述计算单元包括第一移位器、第二移位器、第一加法器、第二加法器和第三加法器，i为不大于N的正整数；

所述第一移位器的输入端与所述第一加法器的第一输入端连接，并作为第i个所述计算单元的第一输入端，用于与第i-1个所述计算单元的第一输出端连接；所述第一加法器的输出端作为第i个所述计算单元的第一输出端；所述第一移位器的输出端与所述第二加法器的第二输入端连接；

所述第二移位器的输入端与所述第二加法器的第一输入端连接，并作为第i个所述计算单元的第二输入端，用于与第i-1个所述计算单元的第二输出端连接；所述第二加法器的输出端作为第i个所述计算单元的第二输出端；所述第二移位器的输出端与所述第一加法器的第二输入端连接；

所述第三加法器的第一输入端作为第i个所述计算单元的剩余偏转角输入端，用于与第i-1个所述计算单元的剩余偏移角输出端连接；所述第三加法器的第二输入端与所述存储单元连接，用于接收从所述存储单元中查找到的第i个旋转角的二进制数值，所述存储单元存储有N个所述旋转角的二进制数值表；所述第三加法器的输出端作为第i个所述计算单元的剩余偏转角输出端；

第1个所述计算单元的剩余偏转角输入端所输入的剩余偏转角初始值为所述相位偏移角的大小。

可选地，所述三角函数值包括正弦值和余弦值；第i个所述计算单元的第一输入/输出端为余弦值输入/输出端，第二输入/输出端为正弦值输入/输出端。

可选地，第i个所述旋转角的大小为arctan[2^-(i-1)]；

第1个所述计算单元的第一输入端所输入的正弦初始值为0，第二输入端所输入的余弦初始值为K，