高准确度正余弦波及频率产生器及相关系统及方法技术方案

本发明专利技术提供高准确度正余弦波及频率产生器及相关系统及方法。在本文中所揭示的非限制性实施例中，正余弦波产生器可提供用于具有低硬件成本及小查找表要求的正余弦波产生的高度准确的正余弦值。本文中所揭示的实施例可包含用以基于相位输入进行正余弦曲线的算术近似的电路。所述电路可与点查找表及校正查找表通信。所述表可接收所述相位输入及将所述相位输入与同相位相关联的主正余弦端点匹配及与所述相位的校正值匹配。可将基于所述相位输入选择的这些值传达给转换器电路，在此电路中将算术功能应用于所述值，从而产生正余弦曲线值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 优先权申请 本申请案主张2012年1月18日申请的标题为高准确度正余弦波及频率产生器 及相关系统及方法（HIGH ACCURACY SIN-COS WAVE AND FREQUENCY GENERATORS，AND RELATED SYSTEMS AND METHODS) 的第61/587, 689号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的 全文特此以引用的方式并入本文中。
本专利技术的技术涉及基于正弦及余弦值计量频率信号的频率产生器。
技术介绍
在众多行业中，常见使用各种方法从现有或产生的输入信号近似正弦（Sin)及/ 或余弦（cos)(正余弦）波信号。此信号近似用于数据及语音通信，包含电信及娱乐行业中 的音频及视觉通信。其它用途可包含为用于开发及制造电子组件或用于对有故障电子组件 进行故障检测的测试设备提供信号。使用信号近似的一个实例实施于具有音调产生器的调 制解调器中。产生的音调可用于快速傅立叶变换旋转因子产生、频移校正及多普勒频移校 正。 先前已按各种程度的精度及效率实施正余弦波信号近似的各种实施方案。常见方 法为提供预计算（正余弦）值的极大查找表，其中近似的准确度取决于表的大小（即，预计 算值的数目）。传统上，查找表的大小约为，导致指数级变大的表，而准确度增加很 小。在一些情况下，大查找表已与线性内插配对以减少其大小。与多项式曲线拟合组合的 系数的表也已用以近似曲线。然而，硬件成本增加，因为需要更多表，且多项式方程增加了 计算的复杂度。无限脉冲响应（IIR)滤波器可产生正弦波，但递归计算的稳定性具有高的 精度衰减速率，即使仅在少数循环内是需要的。 在近似正余弦波的现有方法中的任一者的情况下，在准确度、成本及效率之间会 有权衡。为了实现更大准确度，可存储更多数据及/或可执行更复杂计算。这可导致基于 所需硬件的量及复杂度的较高硬件成本及对处理时间及能力的增加需求。因此，需要开发 可近似正余弦波信号同时实现高准确度等级而不会招致成本的典型增加及效率的降低的 频率产生器。
技术实现思路
详细描述中所揭示的实施例包含高准确度正弦及/或余弦（正余弦）波及频率产 生器及相关系统及方法。在本文中所揭示的非限制性实施例中，正余弦波产生器可提供用 于具有低硬件成本及小查找表要求的正余弦波产生的高度准确的正余弦值。本文中所揭示 的实施例可包含用以基于相位输入进行正余弦曲线的算术近似的电路。所述电路可与点查 找表及校正查找表通信。所述表可接收所述相位输入及将所述相位输入与同相位相关联的 主正余弦端点匹配及与所述相位的校正值匹配。可将基于所述相位输入选择的这些值传达 给转换器电路，其中将算术功能应用于所述值，产生正余弦曲线值。 就此方面，在一个实施例中，提供一种频率产生器。所述频率产生器包含相位累加 器，其经配置以产生表示相位角的相位信号。与所述相位累加器通信的正余弦转换器接收 所述相位信号作为相位输入。所述正余弦转换器产生正余弦曲线值作为转换器输出。所述 正余弦曲线值约等于在预定义容限内的所述相位角处的正余弦值。所述正余弦转换器进一 步包含点查找表，其具有在第一角度范围中处于预定义间隔的主正余弦端点。所述主正余 弦端点中的每一者包括在所述间隔当中的给定角度处的所述正余弦曲线值。所述正余弦转 换器还包含校正查找表，其具有表示在所述点查找表中的两个相关联的主正余弦端点之间 的第二角度范围中处于间隔的次正余弦端点之间的差的多个校正值，及在所述间隔当中的 给定角度处的所述正余弦曲线值的近似。所述正余弦转换器的点选择电路从所述点查找表 提供与所述相位角的第一侧相关联的第一主正余弦端点，及与所述相位角的第二侧相关联 的第二主正余弦端点。所述正余弦转换器的校正选择电路从所述校正查找表提供与所述第 一主正余弦端点相关的第一校正值及与所述第二主正余弦端点相关的第二校正值。所述正 余弦转换器的转换器电路在转换器输出信号中基于所述第一及第二主正余弦端点及所述 第一及第二校正值提供在所述相位角处的所述正余弦曲线值。以此方式，可从主正余弦端 点计算所述校正值，所述主正余弦端点可被重复应用于具有相同校正值的相位角而不必存 储整个单位圆的大量正余弦值。 在另一实施例中，提供一种频率产生器。所述频率产生器包括用于产生表示相位 角的相位信号的装置。所述频率产生器还包括用于接收所述相位信号作为相位输入的装 置。所述频率产生器还包括用于产生正余弦曲线值作为输出的装置，所述正余弦曲线值约 等于在预定义容限内的所述相位角处的正余弦值。所述频率产生器还包括用于存储点查找 表的装置，所述点查找表包括在第一角度范围中处于预定义间隔的主正余弦端点，所述主 正余弦端点中的每一者包括在所述预定义间隔当中的给定角度处的所述正余弦曲线值。所 述频率产生器还包括用于存储校正查找表的装置，所述校正查找表包括表示在所述点查找 表中的两个相关联的主正余弦端点之间的第二角度范围中处于所述预定义间隔的第一次 正余弦端点之间的差的多个校正值，及在所述预定义间隔当中的给定角度处的所述正余弦 曲线值的近似。所述频率产生器还包括用于从所述点查找表选择与所述相位角的第一侧相 关联的第一主正余弦端点及与所述相位角的第二侧相关联的第二主正余弦端点的装置。所 述频率产生器还包括用于从所述校正查找表选择与所述第一主正余弦端点相关的第一校 正值及与所述第二主正余弦端点相关的第二校正值的装置。所述频率产生器还包括用于在 用于产生正余弦曲线值输出信号的装置中基于所述第一及第二主正余弦端点及所述第一 及第二校正值产生在所述相位角处的所述正余弦曲线值的装置。 在另一实施例中，提供一种产生频率信号的方法。所述方法包含经由相位累加器 产生表示相位角的相位信号及在正余弦转换器电路处接收所述相位信号作为相位输入。所 述方法还包含在转换器电路处从点查找表接收与所述相位角的第一侧相关联的第一主正 余弦端点及与所述相位角的第二侧相关联的第二主正余弦端点，所述点查找表包括在第一 角度范围中处于预定义间隔的主正余弦端点，所述主正余弦端点中的每一者包括在所述间 隔当中的给定角度处的正余弦曲线值。所述方法还包含在所述正余弦转换器电路处从校正 查找表接收与所述第一主正余弦端点相关的第一校正值及与所述第二主正余弦端点相关 的第二校正值，所述校正查找表包括表示在所述点查找表中的两个相关联的主正余弦端点 之间的第二角度范围中处于间隔的第一次正余弦端点之间的差的校正值，及在所述间隔当 中的给定角度处的所述正余弦曲线值的近似。所述方法进一步包含产生所述正余弦曲线值 作为转换器输出。所述正余弦曲线值基于所述第一及第二主正余弦端点及所述第一及第二 校正值约等于在预定义容限内的所述相位角处的正余弦值。 在另一实施例中，提供一种计算机可读媒体。所述计算机可读媒体上存储有计算 机可执行指令以致使频率产生器产生表示相位角的相位信号，及接收所述相位信号作为相 位输入。所述计算机可执行指令进一步致使所述频率产生器从点查找表接收与所述相位角 的第一侧相关联的第一主正余弦端点及与所述相位角的第二侧相关联的第二主正余弦端 点，所述点查找表包括在第一角度范围中处于预定义间隔的主正余弦端点，所述主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率产生器，其包括：相位累加器，其经配置以产生表示相位角的相位信号；及正余弦转换器，其经配置以接收所述相位信号作为相位输入，及产生正余弦曲线值作为转换器输出，所述正余弦曲线值约等于在预定义容限内的所述相位角处的正余弦值；及所述正余弦转换器，其包括：点查找表，其包括在第一角度范围中处于预定义间隔的主正余弦端点，所述主正余弦端点中的每一者包括在所述预定义间隔当中的给定角度处的所述正余弦曲线值；校正查找表，其包括表示在所述点查找表中的两个相关联的主正余弦端点之间的第二角度范围中处于所述预定义间隔的第一次正余弦端点之间的差的多个校正值，及在所述预定义间隔当中的给定角度处的所述正余弦曲线值的近似；点选择电路，其经配置以从所述点查找表提供与所述相位角的第一侧相关联的第一主正余弦端点及与所述相位角的第二侧相关联的第二主正余弦端点；校正选择电路，其经配置以从所述校正查找表提供与所述第一主正余弦端点相关的第一校正值及与所述第二主正余弦端点相关的第二校正值；及转换器电路，其经配置以在转换器输出信号中基于所述第一及第二主正余弦端点及所述第一及第二校正值提供在所述相位角处的所述正余弦曲线值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.18 US 61/587,689;2012.06.04 US 13/487,8041. 一种频率产生器，其包括： 相位累加器，其经配置以产生表示相位角的相位信号；及 正余弦转换器，其经配置以接收所述相位信号作为相位输入，及产生正余弦曲线值作 为转换器输出，所述正余弦曲线值约等于在预定义容限内的所述相位角处的正余弦值；及 所述正余弦转换器，其包括： 点查找表，其包括在第一角度范围中处于预定义间隔的主正余弦端点，所述主正余弦 端点中的每一者包括在所述预定义间隔当中的给定角度处的所述正余弦曲线值； 校正查找表，其包括表示在所述点查找表中的两个相关联的主正余弦端点之间的第二 角度范围中处于所述预定义间隔的第一次正余弦端点之间的差的多个校正值，及在所述预 定义间隔当中的给定角度处的所述正余弦曲线值的近似； 点选择电路，其经配置以从所述点查找表提供与所述相位角的第一侧相关联的第一主 正余弦端点及与所述相位角的第二侧相关联的第二主正余弦端点； 校正选择电路，其经配置以从所述校正查找表提供与所述第一主正余弦端点相关的第 一校正值及与所述第二主正余弦端点相关的第二校正值；及 转换器电路，其经配置以在转换器输出信号中基于所述第一及第二主正余弦端点及所 述第一及第二校正值提供在所述相位角处的所述正余弦曲线值。2. 根据权利要求1所述的频率产生器，其中所述多个校正值中的每一者包括布内门恒 等式的基于正割的系数中的至少一者。3. 根据权利要求2所述的频率产生器，其中所述系数围绕中央值从相反端来看大致互 为镜像，从而允许使用单个数据集来表示所有所述系数。4. 根据权利要求1所述的频率产生器，其中在所述预定义间隔当中的所述给定角度处 的所述正余弦曲线值的所述近似包括产生第二次正余弦端点的线性内插。5. 根据权利要求1所述的频率产生器，其中所述主正余弦端点处于所述预定义间隔的 所述第一角度范围横跨单位圆的η/4弧度。6. 根据权利要求5所述的频率产生器，其中所述相位输入进一步表示与所述相位角相 关的所述单位圆的区段，且 其中所述点选择电路进一步包括： 选择器，其经配置以选择与代表所述第一角度范围内的等效相位角的参考相位角相关 的所述主正余弦端点； 切换器，其经配置以在必要时切换与所述相位角相关的主正余弦端点值；及 非元件，其经配置以在必要时求反与所述相位角相关的所述主正余弦端点值。7. 根据权利要求1所述的频率产生器，其中： 所述点选择电路包括多个第一点输出； 所述校正选择电路包括多个校正输出；及 所述转换器电路进一步包括： 与所述第一点输出中的相应者及所述校正输出中的相应者通信的第一初级乘法器，其 经配置以将由点输出及校正输出提供的值相乘，且具有第一初级乘法器输出； 与所述第一初级乘法器输出通信的第一减法器，其经配置以使由所述第一初级乘法器 提供的所述值相减，且具有第一减法器输出； 与所述第一减法器输出及所述相位累加器通信的第一次级乘法器，其经配置以将由所 述第一减法器提供的所述值与所述相位输入相乘，且具有第一次级乘法器输出；及 与所述第一初级乘法器输出、所述第一点输出中的一者及所述第一次级乘法器输出通 信的第一初级加法器，其经配置以将由每一输出提供的所述值相加。8. 根据权利要求7所述的频率产生器，其中所述转换器电路经配置以连续提供所述正 余弦曲线值的正弦部分及余弦部分。9. 根据权利要求7所述的频率产生器，其中： 所述点选择电路包括多个第二点输出；及 所述转换器电路进一步包括： 与所述第二点输出中的相应者及所述校正输出中的相应者通信的第二初级乘法器， 其经配置以将由所述第二点输出及所述校正输出提供的值相乘，且具有第二初级乘法器输 出； 与所述第二初级乘法器输出通信的第二减法器，其经配置以使由所述第二初级乘法器 提供的所述值相减，且具有第二减法器输出； 与所述第二减法器输出及所述相位累加器通信的第二次级乘法器，其经配置以将由所 述第二减法器提供的所述值与所述相位输入相乘，且具有第二次级乘法器输出；及 与所述第二初级乘法器输出、所述第二点输出中的一者及所述第二次级乘法器输出通 信的第二初级加法器，其经配置以将由每一输出提供的所述值相加。10. 根据权利要求9所述的频率产生器，其中所述转换器电路经配置以并行提供所述 正余弦曲线值的正弦部分及余弦部分。11. 根据权利要求7所述的频率产生器，其中所述正余弦转换器进一步包括： 增量校正查找表，其包括表示校正值查找表的两个相关联的校正值之间的差的多个增 量校正值，且具有多个增量校正输出； 与所述第一点输出中的相应者及所述增量校正输出中的相应者通信的第一三级乘法 器，其经配置以将由所述点输出及所述增量校正输出提供的值相乘，且具有第一三级乘法 器输出； 与所述第一三级乘法器输出及所述第一减法器输出通信的第一次级加法器，其经配置 以将由所述第一三级乘法器及所述第一减法器提供的所述值相加，且具有第一次级加法器 输出； 与所述第一次级加法器输出及所述相位累加器通信的第一四级乘法器，其经配置以将 由所述第一次级加法器提供的所述值与所述相位输入相乘，且具有第一四级乘法器输出； 及 其中所述第一初级加法器进一步与所述第一四级乘法器输出通信。12. 根据权利要求1所述的频率产生器，其中在所述相位角处的所述正余弦值包括对 应正弦及余弦值。13. 根据权利要求1所述的频率产生器，其被集成到半导体裸片中。14. 根据权利要求1所述的频率产生器，其进一步包括选自由以下各者组成的群组的 装置：机顶盒、娱乐单元、导航装置、通信装置、固定位置数据单元、移动位置数据单元、移动 电话、蜂窝式电话、计算机、便携式计算机、桌上型计算机、个人数字助理PDA、监视器、计算 机监视器、电视、调谐器、收音机、卫星收音机、音乐播放器、数字音乐播放器、便携式音乐播 放器、数字视频播放器、视频播放器、数字视频光盘DVD播放器及便携式数字视频播放器， 其中总线互连被集成到所述装置中。15. -种频率产生器，其包括： 用于产生表示相位角的相位信号的装置；及 用于接收所述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·J·霍伊尔，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US