波形的直接數(shù)字頻率合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種波形的直接數(shù)字頻率合成方法，包括將目標輸出波形幅值歸一化，并以離散點的形式存儲在數(shù)據(jù)表中，并設定頻率控制字、相位控制字和幅值控制字和同步控制字；對頻率控制字累加并與相位控制字求和得到輸出疊加值；輸出疊加值的高位用于查表得到目標輸出波形的離散幅值；輸出疊加值的低位用于插值得到幅值歸一化的目標輸出波形；幅值控制字對幅值歸一化的目標輸出波形的幅值進行放大或縮小，得到最終的目標輸出波形。本發(fā)明能夠獨立、同步地輸出多通道的高分辨率波形信號，而且輸出波形的頻率范圍極寬，頻率、幅值和相位的分辨率極高。
【專利說明】
波形的直接數(shù)字頻率合成方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明具體涉及一種波形的直接數(shù)字頻率合成方法。
【背景技術】
[0002]目前，直接數(shù)字合成(DDS)技術是信號合成的主流技術之一;采用DDS技術合成的信號波形具有失真率低、頻率調節(jié)分辨率高、合成波形的種類不受限制等優(yōu)點，因此DDS技術近年來已經(jīng)成為了信號合成的最主流技術之一。
[0003]DDS技術主要采用相位累加器和波形存儲器，在工作時鐘的驅動下相位累加器對頻率控制字進行累加，并根據(jù)累加器輸出值與相位控制字疊加后按照地址對波形存儲器進行查表，從而得到輸出波形的連續(xù)變化量。
[0004]隨著電子技術的發(fā)展和控制精度要求的提升，對數(shù)字合成信號的精度提出了更高的要求，而且也要求能夠同步輸出多通道的數(shù)字信號。但是目前的DDS技術一直存在單通道輸出、輸出頻率范圍有限、而且輸出波形的幅值、相位精度較低的問題，嚴重制約了DDS技術的推廣和在高精度、多通道場合的應用。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同步輸出多通道的數(shù)字合成波形，而且輸出波形頻率較寬、相位和幅值精度都較高的波形的直接數(shù)字頻率合成方法
本發(fā)明提供的這種波形的直接數(shù)字頻率合成方法，包括如下步驟:
51.將目標輸出波形的幅值歸一化后，采用共N個離散點的形式存儲在數(shù)據(jù)表中；其中N為正整數(shù)，N的取值越大，最終得到的目標輸出波形就越準確;根據(jù)目標輸出波形的頻率、相位和幅值確定頻率控制字、相位控制字和幅值控制字;設置同步控制字，用于確保輸出波形按照相位控制字設置的相位輸出；
52.依據(jù)同步控制字，采用X位的相位累加器對頻率控制字進行累加，并將累加結果與相位控制字求和后得到X位的輸出疊加值;其中X為正整數(shù)，X的取值越大，則最終得到的目標輸出波形的精度越高；
53.以步驟S2得到的輸出疊加值的高A位作為地址索引，對步驟SI得到的數(shù)據(jù)表進行查表得到目標輸出波形的離散幅值;其中A必須滿足:2a^N;
54.以步驟S3得到的輸出疊加值的低X-A位作為變量，對目標輸出波形的離散幅值進行插值，得到幅值歸一化的目標輸出波形；
55.根據(jù)步驟SI設置的幅值控制字，對步驟S4得到的幅值歸一化的目標輸出波形的幅值進行放大或縮小，得到最終的目標輸出波形。
[0006]步驟SI所述的N個離散點為1024個。
[0007]步驟S2所述的X位相位累加器為32位相位累加器。
[0008]步驟S3所述的A位地址索引為10位。
[0009]步驟S4所述的插值為線性插值。
[0010]所述的線性插值，為采用如下公式實現(xiàn)線性插值: y=y0+x,*(yl-y0)
式中y為線性插值的計算結果，y0和y I為輸出疊加值的高A位作為地址索引時兩個相鄰地址分別索引到的歸一化的波形幅值;X ’為輸出疊加值的低X-A位的所有變量取值。
[0011]本發(fā)明采用多通道同步控制技術，以多位的相位累加器進行頻率控制字累加，并將累加結果和相位控制字累加后分別就進行幅值索引和線性插值，最終通過幅值控制字對輸出的波形進行幅值控制，從而保證了本發(fā)明方法能夠獨立、同步地輸出多通道的高分辨率波形信號，而且輸出波形的頻率范圍極寬，頻率、幅值和相位的分辨率極高。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示為本發(fā)明的方法流程圖，而圖2為本發(fā)明的方法流程示意圖；以下結合一個具體實施例，對本發(fā)明提供的這種波形的直接數(shù)字頻率合成方法進行進一步說明。該實施例中，目標輸出波形為正弦波，因此該實施例包括如下步驟:
51.將目標輸出波形，即正弦波的幅值歸一化后，采用共1024個離散點的形式存儲在數(shù)據(jù)表中，即將正弦波的幅值歸一化，然后將幅值歸一化后的波形離散成為1024個點，并存儲在數(shù)據(jù)表中；根據(jù)目標輸出波形的頻率、相位和幅值確定頻率控制字、相位控制字和幅值控制字;并設置同步控制字，用于確保輸出波形按照相位控制字設置的相位輸出；
52.依據(jù)同步控制字，采用32位的相位累加器對頻率控制字進行累加，并將累加結果與相位控制字求和后得到32位的輸出疊加值;相位累加器的位數(shù)越多，最終得到的目標輸出波形的精度越高；同步控制字的目的是確保多個通道輸出的波形同步，在程序初始化時對累加器進行復位，確保輸出波形嚴格按照相位控制字設置的相位輸出；
53.以步驟S2得到的輸出疊加值的高10位作為地址索引，對步驟SI得到的數(shù)據(jù)表進行查表得到目標輸出波形的離散幅值；
采用高10位作為地址索引的原因在于21()=1024，即必須采用10位數(shù)據(jù)作為地址索引；如果步驟SI的正弦波采用2048個點進行存儲，則必須采用高11位作為地址索引；即地址索引的位數(shù)A與波形的離散點數(shù)N之間必須滿足2a>N;
54.以步驟S3得到的輸出疊加值的低22位(S卩32-10)作為變量，對目標輸出波形的離散幅值進行插值，得到幅值歸一化的目標輸出波形；
由于歸一化后的正弦波以1024個離散點的形式存儲在數(shù)據(jù)表中，那么查表得到的數(shù)據(jù)值必定也為離散而且是有限的。因此，對于查表無法得到的數(shù)據(jù)值，如相鄰兩個離散值之間的值，則需要用插值的方法進行得到，以提高輸出的正弦波的精度；
所述的插值為線性插值，具體為采用如下公式實現(xiàn)線性插值: y=y0+x,*(yl-y0)
式中y為線性插值的計算結果，y0和y I為輸出疊加值的高10位作為地址索引時兩個相鄰地址分別索引到的歸一化的波形幅值;X’為輸出疊加值的低22位的所有變量取值； 例如，由于正弦波被以1024個離散值的形式存儲在數(shù)據(jù)表中，因此yO和yl為輸出疊加值的高10位作為地址，索引到數(shù)據(jù)表中1024個取值中的兩個幅值歸一化后的正弦波的值，那么這兩個幅值歸一化后的正弦波的值之間的值即可采用上述公式進行插值得到；
S5.根據(jù)步驟SI設置的幅值控制字，對步驟S4得到的幅值歸一化的目標輸出波形的幅值進行放大或縮小，得到最終的目標輸出波形。
[0015]本實施例采用的是32位的數(shù)據(jù)累加器，可以實時獨立產生32通道的高分辨率的正弦波信號，輸出頻率范圍為O?32768Hz，頻率分辨率為0.0OlHz，幅值分辨率為0.0001V，相位分辨率為0.0001度。
【主權項】
1.一種波形的直接數(shù)字頻率合成方法，包括如下步驟: 51.將目標輸出波形的幅值歸一化后，采用共N個離散點的形式存儲在數(shù)據(jù)表中；其中N為正整數(shù)，N的取值越大，最終得到的目標輸出波形就越準確;根據(jù)目標輸出波形的頻率、相位和幅值確定頻率控制字、相位控制字和幅值控制字;設置同步控制字，用于確保輸出波形按照相位控制字設置的相位輸出； 52.依據(jù)同步控制字，采用X位的相位累加器對頻率控制字進行累加，并將累加結果與相位控制字求和后得到X位的輸出疊加值;其中X為正整數(shù)，X的取值越大，則最終得到的目標輸出波形的精度越高； 53.以步驟S2得到的輸出疊加值的高A位作為地址索引，對步驟SI得到的數(shù)據(jù)表進行查表得到目標輸出波形的離散幅值;其中A必須滿足:2a^N; 54.以步驟S3得到的輸出疊加值的低X-A位作為變量，對目標輸出波形的離散幅值進行插值，得到幅值歸一化的目標輸出波形； 55.根據(jù)步驟SI設置的幅值控制字，對步驟S4得到的幅值歸一化的目標輸出波形的幅值進行放大或縮小，得到最終的目標輸出波形。2.根據(jù)權利要求1所述的波形的直接數(shù)字頻率合成方法，其特征在于步驟SI所述的N個離散點為1024個。3.根據(jù)權利要求1所述的波形的直接數(shù)字頻率合成方法，其特征在于步驟S2所述的X位相位累加器為32位相位累加器。4.根據(jù)權利要求1所述的波形的直接數(shù)字頻率合成方法，其特征在于步驟S3所述的A位地址索引為10位。5.根據(jù)權利要求1?4之一所述的波形的直接數(shù)字頻率合成方法，其特征在于步驟S4所述的插值為線性插值。6.根據(jù)權利要求5所述的波形的直接數(shù)字頻率合成方法，其特征在于所述的線性插值，為采用如下公式實現(xiàn)線性插值: y=y0+x,*(yl-y0) 式中y為線性插值的計算結果，y0和y I為輸出疊加值的高A位作為地址索引時兩個相鄰地址分別索引到的歸一化的波形幅值;X ’為輸出疊加值的低X-A位的所有變量取值。
【文檔編號】G06F1/03GK105929889SQ201610253341
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】易丁, 趙言濤
【申請人】威勝集團有限公司