[发明专利]一种频谱纯度优化的任意波形合成电路装置及方法

说明书

一种频谱纯度优化的任意波形合成电路装置及方法，能够解决由相位截断误差带来的波形频谱纯度低、杂散范围大的问题,硬件开销小。装置包括：相位发生器(201)、移相加法器(202)、抖动发生器(203)、相位截断模块(204)、波形查找表(205)、数模转换器(206)以及低通滤波器(207)；在系统时钟的控制下，对相位以频率控制字为梯度进行累加操作，将结果送至相位寄存器和移相加法器，进行相位偏移处理；抖动发生器随机生成信号，将N位相位输出结果与N位随机信号进行叠加，产生带扰动信号的相位；送至相位截断模块，获取高有效K位数据和低无效B位数据，将高有效K位数据用于波形查找表地址寻址，输出波形数据。

技术领域

本发明涉及数字电子系统中波形合成的技术领域，尤其涉及一种频谱纯度优化的任意波形合成电路装置。

背景技术

随着电子计算机技术、通信技术的快速发展，电子通信系统对于信号频率的准确度和稳定性要求越来越高，频率合成技术自出现后便受到广泛关注。作为第三代频率合成技术的直接数字频率合成技术(DDS)，它采用数字的方法实现了波形可调、频率可控的同时，还具有波形频率高，频率分辨率高以及可快速改变波形的特点。由于其能够充分利用数字电路的可编程特性、具有更高的集成度和更低的成本，目前DDS在许多数字通信系统中得到了广泛的应用。

主流的DDS实现结构100如图1所示，包含相位发生器101、移相加法器102、相位截断模块103、波形查找表104、数模转换器105以及低通滤波器106，其中通过数字电路实现的部分有相位发生器101、移相加法器102和相位截断模块103及波形查找表104。

目前实现直接数字频率波形的过程中通常很容易会产生误差，一般包括相位截断误差，查找表幅值量化误差。误差产生的原因是：查找表深度和宽度的限制所带来的相位上的截断误差和幅度上的舍入误差。相位截断误差由相位位宽截断造成，N为相位累加器位宽，K为查找表地址位宽，B＝N-K为相位截断位宽。相位发生器产生相位,经过移相加法器输出带偏移的相位。由于相位发生器位宽N大于查找表地址位宽K，通常取相位的高K位用于查找表的地址寻址。查找表对于相位发生器只是提供了一部分数据，在这些数据之外，输出只是一个对上一个值的保持，直到下一个值到来，相位截断误差由此产生。理论上希望N尽可能的大，N越大输出波形质量越好，但是实际上N越大所需要的查找表地址越大，即查找表本身的深度也就越大，会消耗大量资源。同时由于在波形生成的过程中，相位截断会形成周期性的误差，相位截断误差在频谱上呈多个单独的谱线，表现为谐波，导致波形频谱纯度降低。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种频谱纯度优化的任意波形合成电路装置，其能够解决由相位截断误差带来的波形频谱纯度低、杂散范围大的问题,硬件开销小。

本发明的技术方案是：这种频谱纯度优化的任意波形合成电路装置(200)，其包括：相位发生器(201)、移相加法器(202)、抖动发生器(203)、相位截断模块(204)、波形查找表(205)、数模转换器(206)以及低通滤波器(207)；

相位发生器(201)包括：频率控制字(301)、N位全加器(302)和相位寄存器(303)；移相加法器(202)为N位全加器；在系统时钟的控制下，对相位以频率控制字为梯度进行累加操作，将累加结果保存在相位寄存器，同时也将累加结果输出送至移相加法器中，进行相位偏移处理得到带相位偏移的相位；

抖动发生器(203)随机生成信号，由多个R/S电路(401)并联，达到随机产生N比特随机信号，将N位相位输出结果与N位随机信号进行叠加，产生带扰动信号的相位；

将带扰动信号的相位送至相位截断模块(204)，获取高有效K位数据和低无效B位数据，其中B+K＝N，直接将高有效K位数据用于波形查找表(205)地址寻址，然后输出波形数据。