[发明专利]基于数字PWM发生器的左增长双边沿UPWM信号频谱估计方法

权利要求书

1.基于数字PWM发生器的左增长双边沿UPWM信号频谱估计方法，其特征在于：首先根据数字PWM发生器输入数字信号的采样频率和量化等级，对数字PWM发生器输出的左增长双边沿二级UPWM信号在时域上离散化并量化，得一系列离散点；然后利用所得离散点幅值的分布规律，对这些离散点进行离散傅里叶变换，并将变换结果与零阶保持器的频响函数相乘，得到左增长双边沿二级UPWM信号频谱估计表达式；将数字PWM发生器输入信号取反前后调制所得二级UPWM信号频谱估计表达式相减，可得到对应的三级UPWM信号频谱估计表达式。

2.根据权利要求1所述的基于数字PWM发生器的左增长双边沿UPWM信号频谱估计方法，其特征在于：包括具体下述步骤：

第一步：对参考模拟信号s(t)以采样频率f_s进行采样和量化，得到数字信号s_q[m]，t∈R，m∈Z，R表示实数，Z表示整数，量化过程中用k_q表示量化等级，k_q等于把s(t)的幅值平均分成相等步长的个数再加1，量化后的数字信号s_q[m]∈[0,k_q-1]，且s_q[m]∈Z；

第二步：数字PWM发生器将数字信号s_q[m]调制成左增长双边沿二级UPWM信号，该左增长双边沿二级UPWM信号记为y_GLDAD(t)；

第三步：将左增长双边沿二级UPWM信号y_GLDAD(t)的每个脉冲周期在时域上平均分割成k_pwm份，k_pwm的值通常满足2的指数形式，且k_pwm＝k_q-1，k_pwm称为数字PWM发生器的级数，也称为脉冲宽度分辨率；然后对y_GLDAD(t)在时域上进行离散化处理，y_GLDAD(t)的每个离散点分布在分割后的每份信号的起始时间上；再把这些离散点进行量化处理，幅值为高电平时，离散点的值为1，幅值为低电平时，离散点的值为0；相当于对y_GLDAD(t)以采样频率f_c进行采样和量化，f_c＝k_pwm·f_s；这些离散点可组成一个近似于原左增长双边沿二级UPWM信号的数字信号序列，记为y_GLDAD[n]，n∈Z，0≤n≤N-1，N为离散点的总个数；若输入数字信号s_q[m]的长度为M，则N＝M·k_pwm；

第四步：对y_GLDAD[n]离散点幅值的分布规律进行分析和研究可知：

其中符号(*)_up和(*)_down分别表示对“*”向上和向下取整；对数字信号y_GLDAD[n]做离散傅里叶变换，然后将所得傅里叶变换表达式与零阶保持器的频率响应函数h[k]相乘，0≤k≤N-1，k∈Z，可得到由数字调制信号s_q[m]调制得到的左增长双边沿二级UPWM信号的频谱估计表达式，记为y_GLDAD[k]；零阶保持器的频率响应函数一般表示为：

其中j为虚数单位，T_c为y_GLDAD[n]的采样周期，T_c＝1/f_c＝1/(k_pwm·f_s)，Ω＝2πkf_c/N；对h(jΩ)进行化简，得：

所以左增长双边沿二级UPWM信号的频谱估计表达式为：

对式(4)进行化简可得：

第五步：为了得到左增长双边沿三级UPWM信号的频谱估计表达式，首先将输入数字信号s_q[m]取反，得到数字信号s_{q_n}[m]，取反过程为s_{q_n}[m]＝k_pwm-s_q[m]，此时将式(4)中的数字信号s_q[m]替换成取反后的数字信号s_{q_n}[m]，则由s_{q_n}[m]调制得到的左增长双边沿二级UPWM信号的频谱估计表达式为：

第六步：将式(5)减去式(6)并化简，即可得到由数字调制信号s_q[m]调制得到的左增长双边沿三级UPWM信号的频谱估计表达式：