一種采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的dds任意波形發(fā)生器和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的任意波形發(fā)生器普遍采用DDS(Direct Digital Synthesis，直接數(shù)字合成)技術(shù)來(lái)產(chǎn)生波形。與傳統(tǒng)的模擬頻率合成技術(shù)相比，DDS技術(shù)具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，其被廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)字化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)方案中使用DDS技術(shù)產(chǎn)生波形的發(fā)生器，其包括參考時(shí)鐘單元1、DDS電路單元2、數(shù)模轉(zhuǎn)換器3和重構(gòu)濾波器4。參考時(shí)鐘單元1提供頻率為fa(M(的時(shí)鐘信號(hào)，DDS電路單元2使用上述速度的時(shí)鐘fa(M(產(chǎn)生需要輸出的數(shù)字波形，然后數(shù)模轉(zhuǎn)換器3使用相同速度的采樣時(shí)鐘(頻率為&)將此數(shù)字波形轉(zhuǎn)換為模擬波形，最后使用重構(gòu)濾波器4對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器3輸出的模擬波形進(jìn)行濾波，將其中的鏡像頻率濾除，從而獲得期望的輸出波形。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺點(diǎn):
[0005]1、波形發(fā)生器的信號(hào)帶寬受數(shù)模轉(zhuǎn)換器的采樣率限制，一般帶寬只能做到數(shù)模轉(zhuǎn)換器采樣速率的40%左右。
[0006]2、數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身由于其非理想特性，在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換過程中還會(huì)產(chǎn)生一些采樣時(shí)鐘和輸出信號(hào)之間的交調(diào)雜散信號(hào)，其中一部分交調(diào)雜散信號(hào)可能會(huì)落在重構(gòu)濾波器的通帶范圍內(nèi)，從而惡化模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的雜散性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器和方法。
[0008]根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器，包括:
[0009]第一時(shí)鐘單元，用于提供頻率為(_的第一時(shí)鐘信號(hào)；
[0010]DDS電路單元，與所述第一時(shí)鐘單元相連，用于根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生需要輸出的數(shù)字波形信號(hào)；
[0011]內(nèi)插單元，與所述DDS電路單元相連，所述內(nèi)插單元的內(nèi)插倍數(shù)為I，用于對(duì)DDS電路單元輸出的數(shù)字波形信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插處理后輸出；
[0012]第二時(shí)鐘單元，用于提供頻率為1*&_<的第二時(shí)鐘信號(hào)；
[0013]數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述內(nèi)插單元、第二時(shí)鐘單元相連，用于以第二時(shí)鐘信號(hào)作為采樣時(shí)鐘信號(hào)將所述內(nèi)插單元輸出的數(shù)字波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬波形信號(hào)；
[0014]重構(gòu)濾波器，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，用于對(duì)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬波形信號(hào)進(jìn)行濾波，以輸出期望的模擬波形信號(hào)。
[0015]根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法，包括:
[0016]第一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟:提供頻率為第一時(shí)鐘信號(hào)；
[0017]數(shù)字波形產(chǎn)生步驟:根據(jù)所述頻率為第一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行直接數(shù)字頻率合成來(lái)產(chǎn)生需要輸出的數(shù)字波形信號(hào)；
[0018]內(nèi)插步驟:對(duì)所述數(shù)字波形產(chǎn)生步驟中輸出的數(shù)字波形信號(hào)進(jìn)行I倍內(nèi)插處理后輸出；
[0019]第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟:提供頻率為第二時(shí)鐘信號(hào)；
[0020]數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟:以第二時(shí)鐘信號(hào)作為采樣時(shí)鐘信號(hào)將所述內(nèi)插步驟輸出的數(shù)字波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬波形信號(hào)；
[0021]重構(gòu)濾波步驟:對(duì)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟輸出的模擬波形信號(hào)進(jìn)行濾波，以輸出期望的模擬波形信號(hào)。
[0022]本申請(qǐng)的有益效果是:
[0023]依上述實(shí)施例的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器和方法，由于對(duì)直接數(shù)字頻率合成來(lái)產(chǎn)生的數(shù)字波形信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換前，先進(jìn)行內(nèi)插處理，使得之后再進(jìn)行的數(shù)模轉(zhuǎn)換的采樣速率得到大大提高，從而降低了重構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)難度，提高了輸出的波形信號(hào)的帶寬，使其在通帶內(nèi)也可以獲得較好的平坦度，同時(shí)還可以改善信號(hào)的輸出雜散性能。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的DDS任意波形發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本申請(qǐng)另一種實(shí)施例的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法的流程示意圖；
[0028]圖5為本申請(qǐng)另一種實(shí)施例的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法的流程示意圖；
[0029]圖6為現(xiàn)有技術(shù)的DDS任意波形發(fā)生器中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出頻譜和重構(gòu)濾波器的理想頻率響應(yīng)的一種不意圖；
[0030]圖7為現(xiàn)有技術(shù)的DDS任意波形發(fā)生器中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出頻譜和重構(gòu)濾波器的實(shí)際頻率響應(yīng)的一種不意圖；
[0031]圖8為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出頻譜和重構(gòu)濾波器的實(shí)際頻率響應(yīng)的一種不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]請(qǐng)參考圖2，本申請(qǐng)公開了一種采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器(以下簡(jiǎn)稱波形發(fā)生器)，其包括第一時(shí)鐘單元10、第二時(shí)鐘單元60、DDS電路單元20、內(nèi)插單元30、數(shù)模轉(zhuǎn)換器40和重構(gòu)濾波器50，下面分別說(shuō)明。
[0034]第一時(shí)鐘單元10用于提供頻率為fa。?的第一時(shí)鐘信號(hào)。在一具體實(shí)施例中，第一時(shí)鐘單元10為具有高穩(wěn)定度的時(shí)鐘發(fā)生器。例如，第一時(shí)鐘單元10可以是晶體振蕩器，當(dāng)然，在其他一些實(shí)施例中，第二時(shí)鐘單元60也可以是非晶體振蕩器的時(shí)鐘發(fā)生結(jié)構(gòu)。
[0035]DDS電路單元20與第一時(shí)鐘單元10相連，用于根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生需要輸出的數(shù)字波形信號(hào)。
[0036]內(nèi)插單元30與DDS電路單元20相連，內(nèi)插單元30的內(nèi)插倍數(shù)為I，用于對(duì)DDS電路單元輸出的數(shù)字波形信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插處理后輸出。在一較優(yōu)的實(shí)施例中，I為大于1的整數(shù)。
[0037]第二時(shí)鐘單元60用于提供頻率為的第二時(shí)鐘信號(hào)。在一具體實(shí)施例中，第二時(shí)鐘單元60為具有高穩(wěn)定度的時(shí)鐘發(fā)生器。例如，第二時(shí)鐘單元60可以為晶體振蕩器，當(dāng)然，在其他一些實(shí)施例中，第二時(shí)鐘單元60也可以是非晶體振蕩器的時(shí)鐘發(fā)生結(jié)構(gòu)。在另一具體實(shí)施例中，如圖3所示，第二時(shí)鐘單元60為倍頻器單元61，其倍頻倍數(shù)為I，倍頻器單元61的輸入端與第一時(shí)鐘單元10相連，輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器40相連。
[0038]數(shù)模轉(zhuǎn)換器40與內(nèi)插單元30、第二時(shí)鐘單元60相連，用于以第二時(shí)鐘信號(hào)作為采樣時(shí)鐘信號(hào)將內(nèi)插單元30輸出的數(shù)字波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬波形信號(hào)。在一具體實(shí)施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器40為具有零階保持特性的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0039]重構(gòu)濾波器50與數(shù)模轉(zhuǎn)換器40相連，用于對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器40輸出的模擬波形信號(hào)進(jìn)行濾波，以輸出期望的模擬波形信號(hào)。
[0040]相應(yīng)地，本申請(qǐng)還提出一種采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法，如圖4所示，其包括以下步驟。
[0041]S10、第一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟:提供頻率為fara(的第一時(shí)鐘信號(hào)。在一具體實(shí)施例中，可以通過時(shí)鐘發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào)。
[0042]S20、數(shù)字波形產(chǎn)生步驟:根據(jù)上述頻率為fa(M(的第一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行直接數(shù)字頻率合成來(lái)產(chǎn)生需要輸出的數(shù)字波形信號(hào)。
[0043]S30、內(nèi)插步驟:對(duì)上述數(shù)字波形產(chǎn)生步驟S20中輸出的數(shù)字波形信號(hào)進(jìn)行I倍內(nèi)插處理后輸出。在一較優(yōu)的實(shí)施例中，I為大于1的整數(shù)。
[0044]S40、第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟:提供頻率為I*fara(的第二時(shí)鐘信號(hào)。在一具體實(shí)施例中，可以通過時(shí)鐘發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào)。在另一具體實(shí)施例中，可以通過步驟S41將上述第一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行I倍的倍頻以產(chǎn)生頻率為第二時(shí)鐘信號(hào)，如圖5所示。
[0045]S50、數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟:以上述第二時(shí)鐘信號(hào)作為采樣時(shí)鐘信號(hào)將內(nèi)插步驟S30中輸出的數(shù)字波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬波形信號(hào)。在一具體實(shí)施例中，將內(nèi)插步驟輸出的數(shù)字波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬波形信號(hào)的過程中進(jìn)行零階保持。
[0046]S60、重構(gòu)濾波步驟:對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟S50中輸出的模擬波形信號(hào)進(jìn)行濾波，以輸出期望的模擬波形信號(hào)。
[0047]本申請(qǐng)?zhí)岢龅牟捎脙?nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器和方法，由于對(duì)直接數(shù)字頻率合成來(lái)產(chǎn)生的數(shù)字波形信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換前，先進(jìn)行內(nèi)插處理，