一種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法及裝置，該方法包括：將數(shù)字正弦信號(hào)的相位取值區(qū)間劃分為多個(gè)第一子區(qū)間；將多個(gè)第一子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第二子區(qū)間；將多個(gè)第二子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第三子區(qū)間；將待產(chǎn)生的數(shù)字正弦信號(hào)的相位值表示為其所在的第一子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第二子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值與剩余量之和；以及根據(jù)整倍數(shù)和剩余量所對(duì)應(yīng)的數(shù)字正弦信號(hào)值，用和差化積公式計(jì)算信號(hào)值以產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)。
【專利說明】
_種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字正弦信號(hào)可以通過直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)產(chǎn)生。DDS的基本原理是利用 采樣定理，通過查表法產(chǎn)生波形。
[0003] 圖1示出了DDS的原理框圖。其中的相位累加器可以由加法器和相位寄存器的輸出 組成。每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖，加法器將頻率控制字K與相位寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加， 把相加后的結(jié)果送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。累加寄存器將加法器在上一個(gè)時(shí)鐘脈沖所 產(chǎn)生的新相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)，把頻率 控制字累加一次，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)就是合成信號(hào)的相位，相位累加器的溢出頻率就 是DDS輸出的信號(hào)頻率。用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲(chǔ)器(ROM)的相位取樣地址， 這樣就可以把存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的波形抽樣值查出，完成相位到幅值的轉(zhuǎn)換。波形存儲(chǔ)器的 輸出可以送到D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器可以將數(shù)字量形式的波形幅值轉(zhuǎn)化成所要求合成頻率 的模擬信號(hào)。
[0004] 為了提高產(chǎn)生的信號(hào)的精度，現(xiàn)有技術(shù)采用了增加相位量化值的個(gè)數(shù)的方法，但 這會(huì)消耗更多的波形存儲(chǔ)器空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中 存在的信號(hào)精度與存儲(chǔ)空間之間的矛盾的問題。
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法，包括:將數(shù)字正弦信 號(hào)的相位取值區(qū)間劃分為多個(gè)第一子區(qū)間;將多個(gè)第一子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第二 子區(qū)間；將多個(gè)第二子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第三子區(qū)間；將待產(chǎn)生的數(shù)字正弦信號(hào) 的相位值表示為其所在的第一子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第二子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始 值、第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值與剩余量之和；以及根據(jù)整倍數(shù)和剩余量所對(duì)應(yīng)的數(shù) 字正弦信號(hào)值，用和差化積公式計(jì)算信號(hào)值以產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的裝置，包括:第一子區(qū)間 劃分模塊，用于將數(shù)字正弦信號(hào)的相位取值區(qū)間劃分為多個(gè)第一子區(qū)間；第二子區(qū)間劃分 模塊，用于將多個(gè)第一子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第二子區(qū)間；第三子區(qū)間劃分模塊，用 于將多個(gè)第二子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第三子區(qū)間；相位值分解模塊，用于將待產(chǎn)生 的數(shù)字正弦信號(hào)的相位值表示為其所在的第一子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第二子區(qū)間所 對(duì)應(yīng)的相位起始值、第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值與剩余量之和；以及幅度值計(jì)算模塊， 用于根據(jù)相位起始值和剩余量所對(duì)應(yīng)的數(shù)字正弦信號(hào)值，用和差化積公式計(jì)算信號(hào)值以產(chǎn) 生數(shù)字正弦信號(hào)。
【附圖說明】
[0008] 通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明 的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字 之后的字母標(biāo)記指示多個(gè)相同的部件，當(dāng)泛指這些部件時(shí)，將省略其最后的字母標(biāo)記。在附 圖中：
[0009] 圖1所示為現(xiàn)有的直接數(shù)字式頻率合成器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2為本發(fā)明的產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0011]圖3所示為本發(fā)明的產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0012]圖4為本發(fā)明的所劃分子區(qū)間示意圖。
[0013]在附圖中，使用相同或類似的標(biāo)號(hào)來指代相同或類似的元素。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 現(xiàn)在將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，附圖中示出和 描述的實(shí)施方式僅僅是示例性的，意在闡釋本發(fā)明的原理和精神，而并非限制本發(fā)明的范 圍。
[0015] 圖2為本發(fā)明的產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法的一個(gè)實(shí)施例200的流程圖。實(shí)施例200 可以包含如下步驟201至205。
[0016]在步驟201中，將數(shù)字正弦信號(hào)的相位取值區(qū)間劃分為多個(gè)第一子區(qū)間。
[0017]為了節(jié)約ROM的存儲(chǔ)空間，通?？梢愿鶕?jù)正弦函數(shù)在各個(gè)象限之間對(duì)應(yīng)的關(guān)系，只 在ROM內(nèi)需存儲(chǔ)第一象限的正余弦函數(shù)相位所對(duì)應(yīng)的幅度值。因此，本步驟中所說的數(shù)字正 弦信號(hào)的相位取值區(qū)間，可以是第一象限的范圍，即：相位值從〇到V2。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以將0到π/2的相位取值區(qū)間等分為多個(gè)第一子區(qū) 間。如圖4所示，可以將0到V2的相位取值區(qū)間等分為8個(gè)第一子區(qū)間，圖4中的每一個(gè)小扇 形代表了一個(gè)第一子區(qū)間的范圍。
[0019] 在步驟202中，將多個(gè)第一子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第二子區(qū)間。
[0020] 對(duì)于通過步驟201劃分出的每一個(gè)第一子區(qū)間，還可以將其進(jìn)一步地劃分為多個(gè) 第二子區(qū)間。比如，可以把每一個(gè)第一子區(qū)間等分成8個(gè)第二子區(qū)間。
[0021]在步驟203中，將多個(gè)第二子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第三子區(qū)間。
[0022]對(duì)于通過步驟202劃分出的每一個(gè)第二子區(qū)間，還可以將其進(jìn)一步地劃分為多個(gè) 第三子區(qū)間。比如，可以把每一個(gè)第二子區(qū)間等分成16個(gè)第三子區(qū)間。
[0023] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)第二子區(qū)間內(nèi)的第三子區(qū)間的個(gè)數(shù)可以設(shè)置為既 不小于第二子區(qū)間的總數(shù)也不小于第一子區(qū)間的總數(shù)。比如，如果第一子區(qū)間的總數(shù)是k， 一個(gè)第一子區(qū)間內(nèi)的第二子區(qū)間的個(gè)數(shù)是m，則一個(gè)第二子區(qū)間內(nèi)的第三子區(qū)間的個(gè)數(shù)η可 以劃分成n 且n ^m。
[0024] 在步驟204中，將待產(chǎn)生的數(shù)字正弦信號(hào)的相位值表示為其所在的第一子區(qū)間所 對(duì)應(yīng)的相位起始值、第二子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值與 剩余量之和。
[0025] 對(duì)于任意的一個(gè)數(shù)字正弦信號(hào)的相位值，都可以表示成其所在的第一子區(qū)間所對(duì) 應(yīng)的相位起始值、第二子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值與剩 余量之和。以上述步驟中舉例的各級(jí)子區(qū)間的分割份數(shù)為例，對(duì)于一個(gè)相位值識(shí):，可以表示 為廬=供._+% +約.+3 其中，科=/(?1：(；τ/ 2)/ 8表不相位值貨所在的第一子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相 位起始值；麫=?$〇γ/2/8)/8表示相位值ρ所在的第二子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值； 仍=m*(;r/2/8/8)/l:6表示相位值識(shí)所在的第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值；d表示剩余 量，d<(Ji/2/8/8)/16。
[0026] 在步驟205中，根據(jù)相位起始值和剩余量所對(duì)應(yīng)的數(shù)字正弦信號(hào)值，用和差化積公 式計(jì)算信號(hào)值以產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)。
[0027] 可以利用和差化積公式將需要產(chǎn)生的數(shù)字正弦信號(hào)值sinpisini^ +於2 +? +〇?) 展開成用納、史2、約和(1的正弦值、余弦值所表示的多項(xiàng)式。然后可以在ROM中查詢預(yù)先存 儲(chǔ)的約、外、％的正弦值、余弦值并對(duì)d的正弦值、余弦值進(jìn)行近似處理，從而產(chǎn)生出數(shù)字 化的正弦信號(hào)。
[0028]至此描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法。
[0029] 本發(fā)明還提供了產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的裝置。參考圖3,圖3所示為本發(fā)明的產(chǎn)生數(shù) 字正弦信號(hào)的裝置的一個(gè)實(shí)施例300的示意圖。裝置300可以包括：第一子區(qū)間劃分模塊 301，用于將數(shù)字正弦信號(hào)的相位取值區(qū)間劃分為多個(gè)第一子區(qū)間；第二子區(qū)間劃分模塊 302，用于將多個(gè)第一子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第二子區(qū)間；第三子區(qū)間劃分模塊303， 用于將多個(gè)第二子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第三子區(qū)間；相位值分解模塊304，用于將待 產(chǎn)生的數(shù)字正弦信號(hào)的相位值表示為其所在的第一子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第二子區(qū) 間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值與剩余量之和；以及幅度值計(jì)算 模塊305，用于根據(jù)相位起始值和剩余量所對(duì)應(yīng)的數(shù)字正弦信號(hào)值，用和差化積公式計(jì)算信 號(hào)值以產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)。
[0030] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)第二子區(qū)間內(nèi)的第三子區(qū)間的個(gè)數(shù)可以既不小于 第二子區(qū)間的總數(shù)也不小于第一子區(qū)間的總數(shù)。
[0031] 至此描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的裝置。
[0032] 下面的表1示出了第一子區(qū)間的總數(shù)k，一個(gè)第一子區(qū)間內(nèi)的第二子區(qū)間的個(gè)數(shù)是 m和一個(gè)第二子區(qū)間內(nèi)的第三子區(qū)間的個(gè)數(shù)η均相等的情況下的信號(hào)誤差。
[0033] 表 1
[0034]
[0035]下面的表2顯示了經(jīng)過實(shí)際測(cè)試的各級(jí)子區(qū)間的劃分個(gè)數(shù)與信號(hào)誤差之間的關(guān) 系。
[0036]表2
[0037]
[0038] 其中，k為第一子區(qū)間的總數(shù)，m為一個(gè)第一子區(qū)間內(nèi)的第二子區(qū)間的個(gè)數(shù)，η為一 個(gè)第二子區(qū)間內(nèi)的第三子區(qū)間的個(gè)數(shù)。
[0039] 對(duì)比表1和表2可知，在劃分各級(jí)子區(qū)間的個(gè)數(shù)時(shí)，當(dāng)一個(gè)第二子區(qū)間內(nèi)的第三子 區(qū)間的個(gè)數(shù)較多而一個(gè)第一子區(qū)間內(nèi)的第二子區(qū)間的個(gè)數(shù)和第一子區(qū)間的總數(shù)較少時(shí)，既 能節(jié)省存儲(chǔ)空間，又能使信號(hào)誤差較小、精度較高。比如，表2中各級(jí)子區(qū)間的個(gè)數(shù)劃分成 (8,16,16)或（16,8,16)時(shí)，其產(chǎn)生的正弦信號(hào)的誤差與表1中將各級(jí)子區(qū)間都分成16的正 弦信號(hào)誤差基本一致，但是按照(8，16，16)或（16,8，16)的分法，能夠明顯地節(jié)約存儲(chǔ)空間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的方法，包括： 將數(shù)字正弦信號(hào)的相位取值區(qū)間劃分為多個(gè)第一子區(qū)間； 將所述多個(gè)第一子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第二子區(qū)間； 將所述多個(gè)第二子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第三子區(qū)間； 將待產(chǎn)生的數(shù)字正弦信號(hào)的相位值表示為其所在的第一子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、 第二子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值與剩余量之和；以及 根據(jù)所述整倍數(shù)和剩余量所對(duì)應(yīng)的數(shù)字正弦信號(hào)值，用和差化積公式計(jì)算信號(hào)值以產(chǎn) 生數(shù)字正弦信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，一個(gè)第二子區(qū)間內(nèi)的第三子區(qū)間的個(gè)數(shù)既不 小于第二子區(qū)間的總數(shù)也不小于第一子區(qū)間的總數(shù)。3. -種產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)的裝置，其特征是，包括： 第一子區(qū)間劃分模塊，用于將數(shù)字正弦信號(hào)的相位取值區(qū)間劃分為多個(gè)第一子區(qū)間； 第二子區(qū)間劃分模塊，用于將所述多個(gè)第一子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第二子區(qū) 間； 第三子區(qū)間劃分模塊，用于將所述多個(gè)第二子區(qū)間中的每一個(gè)劃分為多個(gè)第三子區(qū) 間； 相位值分解模塊，用于將待產(chǎn)生的數(shù)字正弦信號(hào)的相位值表示為其所在的第一子區(qū)間 所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第二子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值、第三子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的相位起始值 與剩余量之和；以及 幅度值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述相位起始值和剩余量所對(duì)應(yīng)的數(shù)字正弦信號(hào)值，用和 差化積公式計(jì)算信號(hào)值以產(chǎn)生數(shù)字正弦信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是，一個(gè)第二子區(qū)間內(nèi)的第三子區(qū)間的個(gè)數(shù)既不 小于第二子區(qū)間的總數(shù)也不小于第一子區(qū)間的總數(shù)。
【文檔編號(hào)】H03B28/00GK105932966SQ201610250784
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】武暢, 韓澤亮, 孫琳, 袁超, 顧紹忠, 西熱旦增
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué), 中共西藏自治區(qū)委員會(huì)組織部