产生正余弦信号的方法及数控振荡器技术

本发明专利技术公开了一种产生正余弦信号的方法，包括：生成角度序列，并将生成的角度进行相位截断；将经过相位截断的角度分拆为包括最高地址两位，去除最高地址两位的高地址位，低地址位；由最高地址两位计算得到所述角度对应的正余弦信号的符号；由去除最高地址两位的高地址位查询π／２正弦表和π／２余弦表得到相应的正余弦值，并将低地址位对应三角函数等效为该低地址位的值；由所述正余弦值和低地址位的值，利用三角函数的有限项泰勒级数展开式得到所述角度的正余弦值；由所述得到的符号和计算得到的正余弦值得到所述角度的正余弦信号。本发明专利技术还公开了一种数控振荡器。利用本发明专利技术，可以在不增大相位截断字长的情况下有效地压缩存储表占用的空间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字通信
，特别涉及一种产生正余弦信号的方法及数 控振荡器。
技术介绍
在无线通信数字电路中，尤其是在信号处理向数字化发展之后，即信号中 频乃至射频数字化后，为了达到数字域中变频的目的，需要应用数字本振。在 许多数字电路中，通过输出数字化的正余弦的信号(即正余弦的函数值序列) 作为数字化的本振信号。现有技术中产生正余弦信号的原理如图1所示。将各个角度的正余弦值存储在只读存储器(Read Only Memory, ROM)中。由相位累加器根据输出频 率的要求产生一个角度序列；将角度序列转化成对应的幅度序列的查表地址， 通过查找ROM表，输出对应的正余弦幅度序列，分别对应数字本振的同相分 量和正交分量。其中，相位累加器输出累加相位的频率由频率控制字进行控制。 并且，在上述过程中，频率控制字，相位累加器和通过查找ROM输出同相分 量、正交分量的输出序列都由时钟信号进行控制。运用该原理产生正余弦幅度 序列的装置成为数字控制振荡器，简称数控振荡器。上述原理中，将角度的相位值作为查表地址，查找相位对应的幅度值。但 是，考虑到ROM表的体积，ROM表的地址数量应当是有限的，不可能包含 数量巨大的表地址，即不可能包括数量巨大的相位值，因此，需要将连续的相 位值量化为ROM表中一系列离散的相位值，即地址。由于这些离散的值与所 代表值只是近似相等，该过程必然产生量化误差。同时，相位值可以精确到很 多位，实际实现中，考虑到地址长度和地址总数的关系，即如果用一串二进制 数表示，设地址长度有N位，则地址总数合理的应当为2N,因此，不可能将 ROM表的地址长度设的很长。这样，就需要对相位累加器输出的相位值进行 相位截断，即将输出的相位值限制在一定长度之内。由于进行相位截断之后，省去了截断的位数，必然产生误差。上述量化和相位截断带来的误差都会导致 数字本振中产生杂散信号。杂散多且分布规律，是限制数控振荡器技术应用的 主要因素。图2示出了传统的数控振荡器原理图。图中省略了时钟信号。由图可见，引入了相位截断单元，对相位累加器输出的相位进行相位截断。在ROM表中 存放0 27T的所有相位对应的量化幅度值。并且，由于相位累加器输出的是周 期信号，为了避免由于相位截断产生周期性的相位误差而导致最终输出的正余 弦信号在频域内出现规律性的杂散，因此，相位累加器输出的相位，由引入的 相位抖动信号将误差的规律性打乱，使杂散的幅度减小，这样，杂散的功率会 平均在一定带宽上，从而不会出现杂散幅度过高的情况，即实现了杂散抑制。 另外一方面，杂散的抑制还需要ROM表中存储的数据比特位宽的制约。具体 的讲，ROM表中存储的数据有最小位宽要求，要提高杂散抑制效果，还须增 加ROM表的数据位宽。同时，增加ROM表的地址数量和地址精度，即增加 量化精度和相位截断后的相位字长，才能使查表的结果更加准确，进而使杂散 抑制更好。由上述内容可见，杂散抑制和存储表的容量构成了一对矛盾。由传统的数控振荡器原理可见，尽管采用了杂散抑制，但是，该原理存放 的是0 2兀的所有相位经量化和相位截断后对应的幅度值，而事实上，由正余 弦波的性质可以知道，0 ~ 2兀的相位对应的幅度值是0 ~ Ti/2的相位对应幅度值的周期性重复，也就是说，0 27T的相位对应的幅度值中包含^艮多重复的值，因此，传统数控振荡器中ROM表的容量仍然很大，存储空间占用过多，这样， 也会导致数控振荡器不适合高速工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种产生正余弦信号的方法及数控振荡器，以克服现 有技术中存储表占用空间过多的缺点。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种产生正余弦信号的方法及数控振荡 器是这样实现的一种产生正余弦信号的方法，包括 生成角度序列，并将生成的角度进行相位截断；将经过相位截断的角度分拆为包括最高地址两位，去除最高地址两位的高 地址位，低地址位；由最高地址两位计算得到所述角度对应的正余弦信号的符号；由去除最高 地址两位的高地址位查询7c/2正弦表和tt/2余弦表得到相应的正余弦值，并将 低地址位对应三角函数等效为该低地址位的值；由所述正余弦值和低地址位的 值，利用三角函数的有限项泰勒级1艮开式得到所述角度的正余弦值；由所述得到的符号和计算得到的正余弦值得到所述角度的正余弦信号。所述生成角度序列由以下方式实现相位累加器在系统参考时钟的控制下，根据输入的频率控制字产生角度序列；所述角度经过相位控制字控制相位偏移； 在经过相位偏移控制的角度中插入相位抖动信号。 所述由最高地址两位计算得到所述角度对应的正余弦信号的符号由以下 表所示的关系确定<table>table see original document page 8</column></row><table>其中，MSB表示最高位地址值，MSB-1表示次高位地址值。 所述由所述正余弦值和低地址位的值，利用三角函数的有限项泰勒级M 开式得到所述角度的正余弦值由以下方式实现<formula>formula see original document page 8</formula>其中，e表示去除最高地址两位的角度， 表示去除最高地址两位的高 地址位，A表示低地址位。所述利用三角函数的有限项泰勒级数展开式得到所述角度的正余弦值步骤中还包括在所述三角函数的有限项泰勒级凄緣开式中增加修正常数，则三角函数的有限项泰勒级数展开式为—)=CO机)-魂X^ )《，sin,魂)+—D +《in其中，《in，《。s为修正常数。一种产生正余弦信号的数控振荡器，包括角度序列生成单元41，相位分拆单元42和正余弦信号生成单元43,其中，角度序列生成单元41用于生成角度序列，并将生成的角度进行相位截断；相位分拆单元42用于将经过相位截断的角度分拆为包括最高地址两位， 去除最高地址两位的高地址位，低地址位；正余弦信号生成单元43,包括符号位单元431, Ti/2正弦表432,兀/2余弦 表433,合成单元434,其中，符号位单元431，用于由所述角度最高地址两位计算得到对应正余弦信号 的符号；兀/2正弦表432,用于存储0 ~兀/2范围内的正弦幅度值； 兀/2余弦表433 ，用于存储0 ~兀/2范围内的余弦幅度值； 合成单元434,用于将去除最高地址两位的高地址位查询兀/2正弦表和兀/2 余弦表得到相应的正余弦值，以及低地址位的值代入三角函数的有限项泰勒级 数展开式得到所述角度的正余弦值，并由所述得到的符号和所述正余弦值合成 得到所述角度的正余弦信号。所述角度序列生成单元41包括频率控制字单元411，相位累加器412,系统参考时钟413，相位控制字单元414，抖动信号插入单元415,相位截断单 元416，其中，频率控制字单元411,用于输出频率控制字；相位累加器412，用于在系统参考时钟的控制下，才艮据输入的频率控制字 产生角度序列；系统参考时钟413,用于输出系统参考时钟；相位控制字单元414,用于输出相位控制字，并将所述产生的角度通过与 相位控制字相加以进4亍相位偏移控制；抖动信号插入单元415,用于在经过相位偏移控制的角度中插入相位抖动 信号；相位截断单元416,用于将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生正余弦信号的方法，其特征在于，包括：　生成角度序列，并将生成的角度进行相位截断；　将经过相位截断的角度分拆为包括最高地址两位，去除最高地址两位的高地址位，低地址位；　由最高地址两位计算得到所述角度对应的正余弦信号的符号；由去除最高地址两位的高地址位查询π／２正弦表和π／２余弦表得到相应的正余弦值，并将低地址位对应三角函数等效为该低地址位的值；由所述正余弦值和低地址位的值，利用三角函数的有限项泰勒级数展开式得到所述角度的正余弦值；　由所述得到的符号和计算得到的正余弦值得到所述角度的正余弦信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张衡，
申请(专利权)人：联芯科技有限公司，大唐移动通信设备有限公司，上海大唐移动通信设备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]