[发明专利]高准确度正余弦波及频率产生器及相关系统及方法

说明书

优先权申请

本申请案主张2012年1月18日申请的标题为“高准确度正余弦波及频率产生器及相关系统及方法(HIGH ACCURACY SIN-COS WAVE AND FREQUENCY GENERATORS，AND RELATED SYSTEMS AND METHODS)”的第61/587,689号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的全文特此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的技术涉及基于正弦及余弦值计量频率信号的频率产生器。

背景技术

在众多行业中，常见使用各种方法从现有或产生的输入信号近似正弦(sin)及/或余弦(cos)(正余弦)波信号。此信号近似用于数据及语音通信，包含电信及娱乐行业中的音频及视觉通信。其它用途可包含为用于开发及制造电子组件或用于对有故障电子组件进行故障检测的测试设备提供信号。使用信号近似的一个实例实施于具有音调产生器的调制解调器中。产生的音调可用于快速傅立叶变换旋转因子产生、频移校正及多普勒频移校正。

先前已按各种程度的精度及效率实施正余弦波信号近似的各种实施方案。常见方法为提供预计算(正余弦)值的极大查找表，其中近似的准确度取决于表的大小(即，预计算值的数目)。传统上，查找表的大小约为2^{准确度等级}，导致指数级变大的表，而准确度增加很小。在一些情况下，大查找表已与线性内插配对以减少其大小。与多项式曲线拟合组合的系数的表也已用以近似曲线。然而，硬件成本增加，因为需要更多表，且多项式方程增加了计算的复杂度。无限脉冲响应(IIR)滤波器可产生正弦波，但递归计算的稳定性具有高的精度衰减速率，即使仅在少数循环内是需要的。

在近似正余弦波的现有方法中的任一者的情况下，在准确度、成本及效率之间会有权衡。为了实现更大准确度，可存储更多数据及/或可执行更复杂计算。这可导致基于所需硬件的量及复杂度的较高硬件成本及对处理时间及能力的增加需求。因此，需要开发可近似正余弦波信号同时实现高准确度等级而不会招致成本的典型增加及效率的降低的频率产生器。

发明内容

详细描述中所揭示的实施例包含高准确度正弦及/或余弦(正余弦)波及频率产生器及相关系统及方法。在本文中所揭示的非限制性实施例中，正余弦波产生器可提供用于具有低硬件成本及小查找表要求的正余弦波产生的高度准确的正余弦值。本文中所揭示的实施例可包含用以基于相位输入进行正余弦曲线的算术近似的电路。所述电路可与点查找表及校正查找表通信。所述表可接收所述相位输入及将所述相位输入与同相位相关联的主正余弦端点匹配及与所述相位的校正值匹配。可将基于所述相位输入选择的这些值传达给转换器电路，其中将算术功能应用于所述值，产生正余弦曲线值。

就此方面，在一个实施例中，提供一种频率产生器。所述频率产生器包含相位累加器，其经配置以产生表示相位角的相位信号。与所述相位累加器通信的正余弦转换器接收所述相位信号作为相位输入。所述正余弦转换器产生正余弦曲线值作为转换器输出。所述正余弦曲线值约等于在预定义容限内的所述相位角处的正余弦值。所述正余弦转换器进一步包含点查找表，其具有在第一角度范围中处于预定义间隔的主正余弦端点。所述主正余弦端点中的每一者包括在所述间隔当中的给定角度处的所述正余弦曲线值。所述正余弦转换器还包含校正查找表，其具有表示在所述点查找表中的两个相关联的主正余弦端点之间的第二角度范围中处于间隔的次正余弦端点之间的差的多个校正值，及在所述间隔当中的给定角度处的所述正余弦曲线值的近似。所述正余弦转换器的点选择电路从所述点查找表提供与所述相位角的第一侧相关联的第一主正余弦端点，及与所述相位角的第二侧相关联的第二主正余弦端点。所述正余弦转换器的校正选择电路从所述校正查找表提供与所述第一主正余弦端点相关的第一校正值及与所述第二主正余弦端点相关的第二校正值。所述正余弦转换器的转换器电路在转换器输出信号中基于所述第一及第二主正余弦端点及所述第一及第二校正值提供在所述相位角处的所述正余弦曲线值。以此方式，可从主正余弦端点计算所述校正值，所述主正余弦端点可被重复应用于具有相同校正值的相位角而不必存储整个单位圆的大量正余弦值。