一種數(shù)字直接頻率合成器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種數(shù)字直接頻率合成器，包括：串行接口、靜態(tài)內(nèi)存、第一復(fù)用器、核處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、控制邏輯以及第二復(fù)用器；其中，所述串行接口的第一方向的輸出端與所述靜態(tài)內(nèi)存的輸入端連接；所述靜態(tài)內(nèi)存的輸出端與所述第一復(fù)用器的第一輸入端連接；所述第一復(fù)用器的第二輸入端與所述控制邏輯連接，所述第一復(fù)用器的輸出端與所述核處理器連接；所述核處理器通過一乘法器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；所述第二復(fù)用器的第一輸入端與所述靜態(tài)內(nèi)存連接，所述第二復(fù)用器的第二輸入端與所述控制邏輯連接；所述控制邏輯還與所述串行接口連接。本發(fā)明的方案具有較高的輸出帶寬和較好的雜散抑制特性。
【專利說明】一種數(shù)字直接頻率合成器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，特別是指一種數(shù)字直接頻率合成器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)和混合信號領(lǐng)域的發(fā)展，人們對信號源的要求不斷提高，不僅要求信號源具有較高的精度和頻率穩(wěn)定度，而且要求能夠方便地實現(xiàn)頻率捷變。頻率合成器是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分，在雷達、通信以及導(dǎo)航等設(shè)備中，既是發(fā)射機的激勵信號源，又是接收機的本地振蕩器；在測試設(shè)備中，可作為標(biāo)準(zhǔn)信號源；在電子對抗設(shè)備中，可作為干擾信號發(fā)生器。頻率合成器作為電子系統(tǒng)極其重要的信號源，直接決定了系統(tǒng)性能的好壞，因此頻率合成器常被稱作電子系統(tǒng)的“心臟”。
[0003]數(shù)字直接頻率合成器(DDS)以數(shù)字電路為實現(xiàn)基礎(chǔ)，從相位量化的概念出發(fā)進行頻率合成。與傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)相比，DDS具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位變化連續(xù)、功耗低且易于集成、相位噪聲和頻率漂移較低、可輸出任意波形等優(yōu)點。DDS能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)頻通信，能夠進行數(shù)字可編程，輸出不同調(diào)制類型的信號波形，并且其相位、頻率和幅度能夠在數(shù)字控制下快速且精確地變化。
[0004]鑒于以上原因，一種高精度、寬頻段、低功耗、高集成度的可配置數(shù)字直接頻率合成器就成了需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字直接頻率合成器，具有較高的輸出帶寬和較好的雜散抑制特性，能夠輸出FSK (頻移鍵控)、PSK (相移鍵控)、chirp等調(diào)制信號，并且能夠?qū)敵鲂盘柗冗M行調(diào)節(jié)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種數(shù)字直接頻率合成器,包括:
[0007]串行接口、靜態(tài)內(nèi)存、第一復(fù)用器、核處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、控制邏輯單元以及第二復(fù)用器；其中，
[0008]所述串行接口的第一方向的輸出端與所述靜態(tài)內(nèi)存的輸入端連接；
[0009]所述靜態(tài)內(nèi)存的輸出端與所述第一復(fù)用器的第一輸入端連接；
[0010]所述第一復(fù)用器的第二輸入端與所述控制邏輯連接，所述第一復(fù)用器的輸出端與所述核處理器連接；
[0011 ] 所述核處理器通過一乘法器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；
[0012]所述第二復(fù)用器的第一輸入端與所述靜態(tài)內(nèi)存連接，所述第二復(fù)用器的第二輸入端與所述控制邏輯連接；
[0013]所述控制邏輯單元還與所述串行接口連接。
[0014]其中，所述核處理器包括:
[0015]與所述第一復(fù)用器的輸出端連接的相位累加器；
[0016]與所述相位累加器通過32位相位延遲加法器連接的相位映射器；[0017]所述相位延遲加法器還與所述第二復(fù)用器的輸出端連接。
[0018]其中，所述相位累加器為4級流水線結(jié)構(gòu)的32位相位累加器。
[0019]其中，所述相位映射器包括:4路映射加法器、與所述4路映射加法器一一對應(yīng)連接的4路角度映射邏輯單元以及與所述4路角度映射邏輯單元連接的并串轉(zhuǎn)換器；
[0020]其中，所述4路映射加法器用于接收所述相位延遲加法器輸出信號的全部位；所述并串轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述乘法器的輸入端連接。
[0021]其中，所述角度映射邏輯單元包括:
[0022]與所述映射加法器連接的象限判定邏輯單元和CORDIC流水線單元；
[0023]其中，所述映射加法器的第32位?第30位作為象限的判定位輸入所述象限判定邏輯單元，所述映射加法器的第29位?第14位輸入所述CORDIC流水線單元進行運算，利用圓周角度的對稱性并根據(jù)象限判定位的不同，對CORDIC流水線單元的輸出進行處理，得到原始角度的正余弦值。
[0024]其中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器為14位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0025]其中，所述串行接口還具有第二方向的輸出端。
[0026]其中，所述串行接口為基于串行同步通訊協(xié)議SPI的串行接口。
[0027]其中，所述串行接口還用于配置所述數(shù)字直接頻率合成器的4種工作模式，分別是:單頻調(diào)制模式、RAM調(diào)制模式、線性掃頻模式和調(diào)幅模式；
[0028]其中，所述單頻調(diào)制模式是使所述頻率合成器輸出一個頻率固定的單頻信號；
[0029]所述RAM調(diào)制模式是利用所述靜態(tài)內(nèi)存的輸出，作為頻率控制字或相位控制字，通過控制所述靜態(tài)內(nèi)存的輸出來實現(xiàn)對頻率和相位的調(diào)制；
[0030]所述線性掃頻模式是使所述數(shù)字直接頻率合成器的輸出頻率從頻點Π線性增加到頻點f2，或者從頻點f2線性減小到頻點fl，通過外部輸入信號SO控制掃頻的方向，當(dāng)SO為高電平時，進行正向掃描，輸出信號頻率增加；當(dāng)SO為低電平時，進行負(fù)向掃描，輸出信號頻率減?。?br> [0031 ] 所述調(diào)幅模式用于對輸出信號的峰峰值進行控制。
[0032]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0033]上述方案所述的頻率合成器具有較高的輸出帶寬和較好的雜散抑制特性，能夠輸出FSK、PSK、chirp等調(diào)制信號，并且能夠?qū)敵鲂盘柗冗M行調(diào)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的數(shù)字直接頻率合成器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖2為圖1所示的數(shù)字直接頻率合成器的核處理器的具體結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖3為圖2所示的核處理器的角度映射邏輯的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0037]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細(xì)描述。
[0038]如圖1所示，一種數(shù)字直接頻率合成器，包括:串行接口(如基于串行同步通訊協(xié)議SPI的串行接口，簡稱SPI)、靜態(tài)內(nèi)存(SRAM)，優(yōu)選為1024X32位的靜態(tài)內(nèi)存)、第一復(fù)用器(MUX)、核處理器(DDS)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC，優(yōu)選為14位的DAC)、控制邏輯以及第二復(fù)用器(MUX);其中，所述串行接口的第一方向的輸出端與所述靜態(tài)內(nèi)存的輸入端連接，將調(diào)制信號參數(shù)輸入靜態(tài)內(nèi)存；所述靜態(tài)內(nèi)存(SRAM)的輸出端與所述第一復(fù)用器(MUX)的第一輸入端連接；所述第一復(fù)用器(MUX)的第二輸入端與所述控制邏輯連接，所述第一復(fù)用器(MUX)的輸出端與所述核處理器(DDS核)連接；所述核處理器(DDS核)通過一乘法器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)連接；所述第二復(fù)用器(MUX)的第一輸入端與所述靜態(tài)內(nèi)存(SRAM)連接，所述第二復(fù)用器(MUX)的第二輸入端與所述控制邏輯連接；所述控制邏輯還與所述串行接口(SPI串行接口)連接。
[0039]其中，所述串行接口還具有第二方向的輸出端；其中，所述串行接口的輸出端的輸出信號為:SD0。
[0040]其中，所述串行接口的輸入信號包括:SCLK，SDI，CS_N ；
[0041]所述控制邏輯的輸入信號包括:S1，SO, OSK, 10_UD。
[0042]還可以通過SPI串口對DDS進行編程，選擇特定的工作模式，并將信號參數(shù)和調(diào)制參數(shù)的值串行輸入片內(nèi)，通過改變外部控制信號Si，SO, OSK的值，就可以輸出頻率、相位和幅度可調(diào)制的信號波形；
[0043]所述利用SPI串口配置DDS的工作模式包括:4種工作模式，分別是:單頻調(diào)制模式、RAM調(diào)制模式、線性掃頻模式和調(diào)幅模式；
[0044]其中，單頻調(diào)制模式主要的功能是使DDS輸出一個頻率固定的單頻信號。
[0045]RAM調(diào)制模式的原理是利用SRAM的輸出作為頻率控制字或相位控制字，通過控制SRAM輸出來實現(xiàn)對頻率和相位的調(diào)制；RAM調(diào)制模式可同時配置4種調(diào)制輸出，通過外部信號SO和SI的控制能夠在4種調(diào)制輸出間進行切換；該模式能夠輸出FSK、PSK等調(diào)制信號。
[0046]線性掃頻模式能夠?qū)崿F(xiàn)DDS的輸出頻率從頻點f I線性增加到頻點f2，或者從頻點f2線性減小到頻點fl，通過外部輸入信號SO控制掃頻的方向，當(dāng)SO為高電平時，進行正向掃描，輸出信號頻率增加；當(dāng)SO為低電平時，進行負(fù)向掃描，輸出信號頻率減小，頻率增量和掃頻速率都可以通過SPI串口輸入片內(nèi)，該模式能夠輸出線性調(diào)頻信號。
[0047]調(diào)幅模式可以對輸出信號的峰峰值進行控制，外部輸入信號OSK決定了幅度是增加還是減小。
[0048]下表為DDS (數(shù)字直接頻率合成器)的輸入輸出端口的詳細(xì)說明:
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于，包括: 串行接口、靜態(tài)內(nèi)存、第一復(fù)用器、核處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、控制邏輯單元以及第二復(fù)用器；其中， 所述串行接口的第一方向的輸出端與所述靜態(tài)內(nèi)存的輸入端連接； 所述靜態(tài)內(nèi)存的輸出端與所述第一復(fù)用器的第一輸入端連接； 所述第一復(fù)用器的第二輸入端與所述控制邏輯連接，所述第一復(fù)用器的輸出端與所述核處理器連接； 所述核處理器通過一乘法 器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接； 所述第二復(fù)用器的第一輸入端與所述靜態(tài)內(nèi)存連接，所述第二復(fù)用器的第二輸入端與所述控制邏輯連接； 所述控制邏輯單元還與所述串行接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于，所述核處理器包括: 與所述第一復(fù)用器的輸出端連接的相位累加器； 與所述相位累加器通過32位相位延遲加法器連接的相位映射器； 所述相位延遲加法器還與所述第二復(fù)用器的輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于，所述相位累加器為4級流水線結(jié)構(gòu)的32位相位累加器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于，所述相位映射器包括: 4路映射加法器、與所述4路映射加法器一一對應(yīng)連接的4路角度映射邏輯單元以及與所述4路角度映射邏輯單元連接的并串轉(zhuǎn)換器； 其中，所述4路映射加法器用于接收所述相位延遲加法器輸出信號的全部位；所述并串轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述乘法器的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于，所述角度映射邏輯單元包括: 與所述映射加法器連接的象限判定邏輯單元和CORDIC流水線單元； 其中，所述映射加法器的第32位~第30位作為象限的判定位輸入所述象限判定邏輯單元，所述映射加法器的第29位~第14位輸入所述CORDIC流水線單元進行運算，利用圓周角度的對稱性并根據(jù)象限判定位的不同，對CORDIC流水線單元的輸出進行處理，得到原始角度的正余弦值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器為14位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于，所述串行接口還具有第二方向的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于，所述串行接口為基于串行同步通訊協(xié)議SPI的串行接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字直接頻率合成器，其特征在于， 所述串行接口還用于配置所述數(shù)字直接頻率合成器的4種工作模式，分別是:單頻調(diào)制模式、RAM調(diào)制模式、線性掃頻模式和調(diào)幅模式； 其中，所述單頻調(diào)制模式是使所述頻率合成器輸出一個頻率固定的單頻信號；所述RAM調(diào)制模式是利用所述靜態(tài)內(nèi)存的輸出，作為頻率控制字或相位控制字，通過控制所述靜態(tài)內(nèi)存的輸出來實現(xiàn)對頻率和相位的調(diào)制； 所述線性掃頻模式是使所述數(shù)字直接頻率合成器的輸出頻率從頻點Π線性增加到頻點f2，或者從頻點f2線性減小到頻點fl，通過外部輸入信號SO控制掃頻的方向，當(dāng)SO為高電平時，進行正向掃描，輸出信號頻率增加；當(dāng)SO為低電平時，進行負(fù)向掃描，輸出信號頻率減??； 所述調(diào)幅模式用于對輸出信號的峰峰值進行控制。
【文檔編號】H03L7/24GK103944565SQ201310019467
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月18日
【發(fā)明者】劉馬良, 朱樟明, 郭旭龍, 楊銀堂 申請人:西安電子科技大學(xué)