專利名稱：直接頻率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接頻率合成器，特別是涉及一種可有效提升頻譜解析度及運(yùn)算速度的直接頻率合成器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有習(xí)知的直接頻率合成器200，請參閱圖4所示，該直接頻率合成器200包含一相位累加器210、一電性連接該相位累加器210的唯讀存儲器220及一電性連接該唯讀存儲器220的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器230，其中該相位累加器210可接收一相位累加單位，該唯讀存儲器220具有一存儲器221、一數(shù)字運(yùn)算單元222及一輸出級223，該直接頻率合成器200是以查表的方式，以取得儲存于該唯讀存儲器220中的弦波值，惟，該直接頻率合成器200包含該唯讀存儲器220，因此電路面積仍無法有效縮小，此外，查表法的方式將使得該直接頻率合成器200的運(yùn)算速度大幅下降。
由此可見，上述現(xiàn)有的直接頻率合成器在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型的直接頻率合成器，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種新型的直接頻率合成器，藉由該些系數(shù)單元、該第一加法器、該第二加法器及該平方器，并利用數(shù)學(xué)方程式中的逼近法，求取進(jìn)似理想弦波的輸出，由于本發(fā)明所模擬的弦波和理想弦波的誤差能有效降低，因此本發(fā)明具有高頻譜純度的特性，此外，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于蛋白質(zhì)頻移偵測時(shí)，由于直接頻率合成器具有高頻譜純度，因此可確保中心頻率在掃頻的范圍內(nèi)有最高的可判斷峰值，另外，本發(fā)明無須經(jīng)由查表，因此可有效提升運(yùn)算速度。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種直接頻率合成器，其包含一相位累加器；以及一相位振幅轉(zhuǎn)換器，其電性連接該相位累加器，該相位振幅轉(zhuǎn)換器具有一第一補(bǔ)數(shù)單元；一第一加法器，其電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元；一第二系數(shù)單元，其電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第一加法器；一平方器，其電性連接該第一加法器；一第一系數(shù)單元，其電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該平方器；一第三系數(shù)單元，其電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元；一第二加法器，其電性連接該第一系數(shù)單元及該第三系數(shù)單元；以及一第二補(bǔ)數(shù)單元，其電性連接該第二加法器。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的直接頻率合成器，其中所述的相位累加器具有一第三加法器及一電性連接該第三加法器的暫存器。前述的直接頻率合成器，其中所述的第一補(bǔ)數(shù)單元電性連接該相位累加器。
前述的直接頻率合成器，其中所述的第一系數(shù)單元具有多個(gè)選擇器、多個(gè)第一移位暫存器及多個(gè)第一多工器，各該選擇器電性連接各該第一移位暫存器，各該第一移位暫存器電性連接各該第一多工器，所述選擇器電性連接該平方器，所述第一多工器電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第二加法器。前述的直接頻率合成器，其中所述的第二系數(shù)單元具有一第二移位暫存器及一電性連接該第二移位暫存器的第二多工器，該第二多工器電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第一加法器。前述的直接頻率合成器，其中所述的第三系數(shù)單元具有一第三移位暫存器及一電性連接該第三移位暫存器的第三多工器，該第三多工器電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第二加法器。前述的直接頻率合成器，其另具有一第四加法器，該第四加法器電性連接該第二補(bǔ)數(shù)單元。
前述的直接頻率合成器，其另具有一第四系數(shù)單元，該第四系數(shù)單元電性連接該第四加法器。前述的直接頻率合成器，其中所述的第二補(bǔ)數(shù)單元電性連接該相位累加器及該第一補(bǔ)數(shù)單元。前述的直接頻率合成器，其另具有一種應(yīng)用于該直接頻率合成器的二階非均分拋物線取樣法，該取樣法的方程式為I = Bi* (x+b,) 2+Ci (I < i < Μ)，其中％為第一系數(shù)、bi為第二系數(shù)、Ci為第三系數(shù)、X為輸入信號、M為四分之一弦波的切割線段數(shù)、i為非均分的區(qū)段。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明直接頻率合成器至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明是藉由該些系數(shù)單元、該第一加法器、該第二加法器及該平方器，并利用數(shù)學(xué)方程式中的逼近法，求取進(jìn)似理想弦波的輸出，由于本發(fā)明所模擬的弦波和理想弦波的誤差能有效降低，因此本發(fā)明具有高頻譜純度的特性，此外，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于蛋白質(zhì)頻移偵測時(shí)，由于直接頻率合成器具有高頻譜純度，因此可確保中心頻率在掃頻的范圍內(nèi)有最聞的可判斷峰值，另外，本發(fā)明無須經(jīng)由查表，因此可有效提升運(yùn)算速度。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖I是依據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，一種直接頻率合成器的電路圖。圖2是依據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，該直接頻率合成器以非均分取樣法所模擬的模擬圖。圖3是依據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，該直接頻率合成器以均分取樣法所模擬的模擬圖。圖4是現(xiàn)有習(xí)知的直接頻率合成器的電路方塊圖。100 :直接頻率合成器
110:相位累加器111 :第三加法器112:暫存器120 :相位振幅轉(zhuǎn)換器121 :第一補(bǔ)數(shù)單元122 :第一加法器123 :第一系數(shù)單元123a :選擇器123b第一移位暫存器123c :第一多工器124 :第二系數(shù)單元124a :第二移位暫存器124b :第二多工器125 :平方器126 :第三系數(shù)單元·
126a:第三移位暫存器126b :第二多工器127 :第二加法器128 :第二補(bǔ)數(shù)單元130:第四加法器140:第四系數(shù)單元200 :直接頻率合成器210 :相位累加器220 :唯讀存儲器221 :存儲器222 :數(shù)字運(yùn)算單元223 :輸出級230 :數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的直接頻率合成器其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。請參閱圖1，其是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，一種直接頻率合成器100,包含一相位累加器110及一電性連接該相位累加器110的相位振幅轉(zhuǎn)換器120，其中該相位振幅轉(zhuǎn)換器120具有一第一補(bǔ)數(shù)單元121、一電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元121的第一加法器122、一電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元121及該第一加法器122的第二系數(shù)單元124、一電性連接該第一加法器122的平方器125、一電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元121及該平方器125的第一系數(shù)單元123、一電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元121的第三系數(shù)單元126、一電性連接該第一系數(shù)單元123及該第三系數(shù)單元126的第二加法器127以及一電性連接該第二加法器127的第二補(bǔ)數(shù)單元128，該直接頻率合成器100是藉由上述電路架構(gòu)，并采用一種應(yīng)用于該直接頻率合成器100的二階非均分拋物線取樣法以達(dá)成高頻譜純度的功效，該取樣法的方程式為y =ai*(x+bi)2+ci(l ( i ( Μ),其中y為弦波振福、Bi為該第一系數(shù)單元123所產(chǎn)生的第一系數(shù)，用以控制弦波的斜率、h為該第二系數(shù)單元124所產(chǎn)生的第二系數(shù)，用以控制弦波的上下移動(dòng)、Ci為該第三系數(shù)單元126所產(chǎn)生的第三系數(shù)，用以控制弦波的左右移動(dòng)、X為該第一補(bǔ)數(shù)單元121所產(chǎn)生的輸入信號、M為四分之一弦波的切割線段數(shù)、i為非均分的區(qū)段。請?jiān)賲㈤唸D1，在本實(shí)施例中，該第一補(bǔ)數(shù)單元121電性連接該相位累加器110，且該相位累加器110具有一第三加法器111及一暫存器112，該暫存器112電性連接該第三加法器111，該相位累加器110用以提供該相位振幅轉(zhuǎn)換器120所需的相位，該第二補(bǔ)數(shù)單元128電性連接該相位累加器110及該第一補(bǔ)數(shù)單元121，此外，該第一系數(shù)單元123具有多個(gè)選擇器123a、多個(gè)第一移位暫存器123b及多個(gè)第一多工器123c，各該選擇器123a電性連接各該第一移位暫存器123b，各該第一移位暫存器123b電性連接各該第一多工器123c，該些選擇器123a電性連接該平方器125，該些第一多工器123c電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元121及該第二加法器127，另外，該第二系數(shù)單元124具有一第二移位暫存器124a及一電性連接該第二移位暫存器124a的第二多工器124b，該第二多工器124b電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元121及該第一加法器122，又，該第三系數(shù)單元126具有一第三移位暫存器126a及一電性連接該第三移位暫存器126a的第三多工器126b，該第三多工器126b電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元121及該第二加法器122，在本實(shí)施例中，其另具有一第四加法器130及一第四系數(shù)單元140，該第四加法器130電性連接該第二補(bǔ)數(shù)單元128，該第四系數(shù)單元140電性連接該第四加法器130，該第四系數(shù)單元140用以產(chǎn)生補(bǔ)償微調(diào)系數(shù)，以作為弦波信號的最后修正。請?jiān)賲㈤唸D1，該直接頻率合成器100的控制方法如下，輸入共32位元的相位累加單位于該相位累加器110中，接下來，將該相位累加器110的輸出以相位截?cái)嗉夹g(shù)取得20位元，并將其最高位元[19]當(dāng)作控制輸出弦波上下對稱的控制信號，另將次高位元[18]當(dāng)作控制輸出弦波的左右對稱的控制信號，之后，將剩余18位元的輸入信號X與該第二系數(shù)單元124所產(chǎn)生的第二系數(shù)h相加后，經(jīng)由該平方器125平方，再以該第一系數(shù)單元123的位移功能而達(dá)到乘法的效果，在本實(shí)施例中，通過該第一系數(shù)單元123的該些選擇器123a 選擇所對應(yīng)的弦波區(qū)段斜率，各該選擇器123a能選擇16段非均分區(qū)段位移量的其中一段，將選擇后的12組位移量相加即為對應(yīng)的弦波區(qū)段斜率，最后，將位移后的信號與該第三系數(shù)單元126所產(chǎn)生的第三系數(shù)Ci相加，即完成非均分拋物線內(nèi)插法的模擬弦波運(yùn)算。請參閱圖2及圖3所示，本發(fā)明通過軟件進(jìn)行分均分取樣法與均分取樣法的模擬，由模擬結(jié)果可知，非均分取樣法的無雜散動(dòng)態(tài)范圍(Spurious-free Dynamic Range, SFDR)為68. 67dB,均分取樣法的無雜散動(dòng)態(tài)范圍為64. 72dB，非均分較均分取樣法的無雜散動(dòng)態(tài)范圍提升
3.95dB，其改善原因在于我們將弦波中較為線性的區(qū)段以同一斜率進(jìn)行位移運(yùn)算，而其余斜率變動(dòng)較大的弦波區(qū)段則均分為15等分，因此其模擬的弦波相較于均分取樣法更趨近于理想弦波。本發(fā)明是藉由該第一加法器122、該第二加法器127、該平方器125、該第一系數(shù)單元123、該第二系數(shù)單元124及該第三系數(shù)單元126，并利用數(shù)學(xué)方程式采逼近法，以求取進(jìn)似理想弦波的輸出，由于本發(fā)明所模擬的弦波和理想弦波的誤差能有效降低，因此本發(fā)明具有高頻譜純度的特性，此外，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于蛋白質(zhì)頻移偵測時(shí)，由于直接頻率合成器100具有高頻譜純度特性，因此可確保中心頻率在掃頻的范圍內(nèi)有最高的可判斷峰值。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直接頻率合成器，其特征在于其包含 一相位累加器；以及 一相位振幅轉(zhuǎn)換器，其電性連接該相位累加器，該相位振幅轉(zhuǎn)換器具有 一第一補(bǔ)數(shù)單元； 一第一加法器，其電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元； 一第二系數(shù)單元，其電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第一加法器； 一平方器，其電性連接該第一加法器； 一第一系數(shù)單元，其電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該平方器； 一第三系數(shù)單元，其電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元； 一第二加法器，其電性連接該第一系數(shù)單元及該第三系數(shù)單元；以及 一第二補(bǔ)數(shù)單元，其電性連接該第二加法器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接頻率合成器，其特征在于其中所述的相位累加器具有一第三加法器及一電性連接該第三加法器的暫存器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接頻率合成器，其特征在于其中所述的第一補(bǔ)數(shù)單元電性連接該相位累加器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接頻率合成器，其特征在于其中所述的第一系數(shù)單元具有多個(gè)選擇器、多個(gè)第一移位暫存器及多個(gè)第一多工器，各該選擇器電性連接各該第一移位暫存器，各該第一移位暫存器電性連接各該第一多工器，所述選擇器電性連接該平方器，所述第一多工器電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第二加法器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直接頻率合成器，其特征在于其中所述的第二系數(shù)單元具有一第二移位暫存器及一電性連接該第二移位暫存器的第二多工器，該第二多工器電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第一加法器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直接頻率合成器，其特征在于其中所述的第三系數(shù)單元具有一第三移位暫存器及一電性連接該第三移位暫存器的第三多工器，該第三多工器電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第二加法器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接頻率合成器，其特征在于其另具有一第四加法器，該第四加法器電性連接該第二補(bǔ)數(shù)單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直接頻率合成器，其特征在于其另具有一第四系數(shù)單元，該第四系數(shù)單元電性連接該第四加法器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接頻率合成器，其特征在于其中所述的第二補(bǔ)數(shù)單元電性連接該相位累加器及該第一補(bǔ)數(shù)單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接頻率合成器，其特征在于其另具有一種應(yīng)用于該直接頻率合成器的二階非均分拋物線取樣法，該取樣法的方程式為y =Bi* (x+bi) 2+Ci (I < i < Μ),其中Bi為第一系數(shù)、bi為第二系數(shù)、Ci為第三系數(shù)、X為輸入信號、M為四分之一弦波的切割線段數(shù)、i為非均分的區(qū)段。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種直接頻率合成器，其包含一相位累加器及一相位振幅轉(zhuǎn)換器，該相位振幅轉(zhuǎn)換器具有一第一補(bǔ)數(shù)單元、一電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元的第一加法器、一電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該第一加法器的第二系數(shù)單元、一電性連接該第一加法器的平方器、一電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元及該平方器的第一系數(shù)單元、一電性連接該第一補(bǔ)數(shù)單元的第三系數(shù)單元、一電性連接該第一系數(shù)單元及該第三系數(shù)單元的第二加法器以及一電性連接該第二加法器的第二補(bǔ)數(shù)單元。
文檔編號H03L7/18GK102891680SQ201110212280
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者王朝欽, 陳韻琦 申請人:中山大學(xué)