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，降低了重構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)難度，使其帶寬可以大大提高，并且在通帶內(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，下面具體分析。
[0048]對(duì)于圖1所示的傳統(tǒng)技術(shù)方案中使用DDS技術(shù)產(chǎn)生波形的發(fā)生器，其數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的頻譜，除了有期望信號(hào)頻率f.，還包含各次鏡像頻率分量N*fs±fQUT == 1,2, 3....，N的取值范圍為大于0的整數(shù))，fs為數(shù)模轉(zhuǎn)換器3的采樣速率，等于fa。?，即傳統(tǒng)技術(shù)方案中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器3的采樣時(shí)鐘頻率&與DDS電路單元2的工作時(shí)鐘頻率是相等的。為了獲得純凈的信號(hào)頻率f ■，理論上，只要期望信號(hào)頻率f.位于奈奎斯特帶寬內(nèi)(0?fara(/2)，即f.彡f clock/2,重構(gòu)濾波器4就可以完整地保留期望信號(hào)的頻率，并濾除各次鏡像。
[0049]對(duì)于一個(gè)期望信號(hào)頻率f.為80MHz的信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)頻率f 300MHz的波形發(fā)生器，其數(shù)模轉(zhuǎn)換器3的輸出頻譜及重構(gòu)濾波器4的理想頻率響應(yīng)如圖6所示。圖6中虛線為數(shù)模轉(zhuǎn)換器3輸出信號(hào)頻率的包絡(luò)sin(x)/x，重構(gòu)濾波器4的理想頻率響應(yīng)為圖中被填充斜線部分。
[0050]但是理想的重構(gòu)濾波器需要無(wú)窮級(jí)除數(shù)的濾波器才能實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)中，濾波器的階數(shù)是有限的，因此重構(gòu)濾波器4不可能做到如圖6所示一樣的“磚墻式”，其頻響在通帶和阻帶之間是無(wú)過(guò)渡帶存在的。
[0051]實(shí)際的重構(gòu)濾波器在通帶和阻帶之間存在一個(gè)過(guò)渡帶，如圖7所示，對(duì)于上述期望信號(hào)頻率為80MHz的信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)頻率f _0<為300MHz的波形發(fā)生器，其重構(gòu)濾波器的過(guò)渡帶為220MHz-80MHz = 140MHz。在重構(gòu)濾波器4的設(shè)計(jì)過(guò)程中，過(guò)渡帶相對(duì)通帶越窄，其設(shè)計(jì)難度越大。
[0052]因此，由于重構(gòu)濾波器4過(guò)渡帶的存在，實(shí)際的信號(hào)頻率f.最大值(即信號(hào)帶寬)做不到理想的fa(M</2，因此當(dāng)f.為f clock/2時(shí)，其通過(guò)重構(gòu)濾器4的過(guò)渡帶時(shí)，會(huì)衰減得很厲害，所以信號(hào)頻率最大值一般為f ara<*40%。比如對(duì)于上述時(shí)鐘信號(hào)頻率300MHz的DDS任意波形發(fā)生器，其最大帶寬一般只能做到120Hz。重構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)是提升DDS任意波形發(fā)生器的信號(hào)帶寬的瓶頸。同時(shí)由于濾波器設(shè)計(jì)的非理想特性，重構(gòu)濾波器的通帶在接近轉(zhuǎn)換頻率的位置也會(huì)有較大的誤差，從而惡化帶內(nèi)平坦度指標(biāo)。另外，由于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的非理想特性，也會(huì)產(chǎn)生一些采樣時(shí)鐘和輸出信號(hào)間的交調(diào)雜散，如fs-2*fQUT，&-3*€_等，這些交調(diào)雜散有可能會(huì)落到重構(gòu)濾波器的通帶范圍內(nèi)，成為無(wú)法濾除的雜散頻率。
[0053]而本申請(qǐng)的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器和方法，DDS電路單元20根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)€_0<產(chǎn)生需要輸出的數(shù)字波形信號(hào)，再對(duì)此數(shù)字波形信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插處理，經(jīng)過(guò)內(nèi)插處理的數(shù)字波形信號(hào)其數(shù)據(jù)速率由fara變?yōu)镮*f 然后經(jīng)過(guò)零階保持的數(shù)模轉(zhuǎn)換器40使用頻率為采樣時(shí)鐘將其轉(zhuǎn)換為模擬波形信號(hào)，最后使用重構(gòu)濾波器50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，將其中的鏡像頻率濾除，從而獲得期望的輸出波形信號(hào)，可以看到，在本申請(qǐng)中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器30的采樣時(shí)鐘頻率是DDS電路單元20工作時(shí)鐘頻率的I倍。
[0054]顯而易見(jiàn)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器30的采樣時(shí)鐘&由傳統(tǒng)的f 提升為I*f clocks此時(shí)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器30輸出的頻譜，除了有期望信號(hào)頻率f.，還包含各次鏡像頻率也隨之升高為N*fs土 fQUT = N*I*f CL0CK 土 fQUT (N = 1，2，3….，N的取值范圍為大于0的整數(shù))，從而降低了對(duì)重構(gòu)濾波器過(guò)渡帶的要求。
[0055]請(qǐng)參照?qǐng)D8，對(duì)于一個(gè)期望信號(hào)頻率f■為80MHz的信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)頻率f CLock為300MHz，內(nèi)插倍數(shù)I為2的本申請(qǐng)的波形發(fā)生器，此時(shí)其重構(gòu)濾波器50的過(guò)渡帶為520MHz-80MHz = 440MHz，因此設(shè)計(jì)難度大大降低。
[0056]綜上所述，本申請(qǐng)能夠降低重構(gòu)濾波器過(guò)渡帶的要求，從而降低重構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)難度，使得重構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)不再是提升波形發(fā)生器信號(hào)帶寬的瓶頸，使波形發(fā)生器的輸出信號(hào)帶寬突破現(xiàn)有技術(shù)的fara*40 %的限制，并且重構(gòu)濾波器在通帶內(nèi)也可以獲得較好的平坦度特性。
[0057]另外，數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的交調(diào)雜散，如如fs-3*f0UT#^由于采樣率fs的提高，交調(diào)雜散也會(huì)遠(yuǎn)離奈奎斯特域，從而這些交調(diào)雜散能很輕易地被重構(gòu)濾波器濾除。
[0058]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本申請(qǐng)的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器，其特征在于，包括: 第一時(shí)鐘單元，用于提供頻率為匕^的第一時(shí)鐘信號(hào)； 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)； 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； 第二時(shí)鐘單元，用于提供頻率為1*&?<的第二時(shí)鐘信號(hào)； 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)； 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)。2.如權(quán)利要求1所述的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器，其特征在于，所述第二時(shí)鐘單元為倍頻器單元，其倍頻倍數(shù)為I，所述倍頻器單元的輸入端與第一時(shí)鐘單元相連，輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連。3.如權(quán)利要求1所述的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器，其特征在于，所述第一時(shí)鐘單元和第二時(shí)鐘單元都為具有高穩(wěn)定度的時(shí)鐘發(fā)生器。4.如權(quán)利要求1所述的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器為具有零階保持特性的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。5.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生器，其特征在于，所述I為大于1的整數(shù)。6.一種采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法，其特征在于，包括: 第一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟:提供頻率為&。0<的第一時(shí)鐘信號(hào)； 數(shù)字波形產(chǎn)生步驟:根據(jù)所述頻率為的第一時(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)； 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； 第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟:提供頻率為1*&。0<的第二時(shí)鐘信號(hào)； 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)； 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)。7.如權(quán)利要求6所述的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法，其特征在于，所述第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟中，通過(guò)將所述第一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行I倍的倍頻以產(chǎn)生頻率為I*fara的第二時(shí)鐘信號(hào)。8.如權(quán)利要求6所述的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法，其特征在于，所述第一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟和第二時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生步驟分別通過(guò)時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào)。9.如權(quán)利要求6所述的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法，其特征在于，在數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟中，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(guò)程中進(jìn)行零階保持。10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的采用內(nèi)插結(jié)構(gòu)的DDS任意波形發(fā)生方法，其特征在于，所述I為大于1的整數(shù)。
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種采用內(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，而且使其在通帶內(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。
【IPC分類】G06F1/02, H03K3/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105262459
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510665389
【發(fā)明人】宋民
【申請(qǐng)人】深圳市鼎陽(yáng)科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日