一种产生数字正弦信号的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种产生数字正弦信号的方法及装置，该方法包括：将数字正弦信号的相位取值区间划分为多个第一子区间；将多个第一子区间中的每一个划分为多个第二子区间；将多个第二子区间中的每一个划分为多个第三子区间；将待产生的数字正弦信号的相位值表示为其所在的第一子区间所对应的相位起始值、第二子区间所对应的相位起始值、第三子区间所对应的相位起始值与剩余量之和；以及根据整倍数和剩余量所对应的数字正弦信号值，用和差化积公式计算信号值以产生数字正弦信号。
【专利说明】
_种产生数字正弦信号的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种产生数字正弦信号的方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 数字正弦信号可以通过直接数字式频率合成器(DDS)产生。DDS的基本原理是利用 采样定理，通过查表法产生波形。
[0003] 图1示出了DDS的原理框图。其中的相位累加器可以由加法器和相位寄存器的输出 组成。每来一个时钟脉冲，加法器将频率控制字K与相位寄存器输出的累加相位数据相加， 把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加寄存器将加法器在上一个时钟脉冲所 产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲输入时，把频率 控制字累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的溢出频率就 是DDS输出的信号频率。用相位累加器输出的数据作为波形存储器(ROM)的相位取样地址， 这样就可以把存储在存储器内的波形抽样值查出，完成相位到幅值的转换。波形存储器的 输出可以送到D/A转换器，D/A转换器可以将数字量形式的波形幅值转化成所要求合成频率 的模拟信号。
[0004] 为了提高产生的信号的精度，现有技术采用了增加相位量化值的个数的方法，但 这会消耗更多的波形存储器空间。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种产生数字正弦信号的方法及装置，以解决现有技术中 存在的信号精度与存储空间之间的矛盾的问题。
[0006] 本发明的一个实施例提供了一种产生数字正弦信号的方法，包括:将数字正弦信 号的相位取值区间划分为多个第一子区间;将多个第一子区间中的每一个划分为多个第二 子区间；将多个第二子区间中的每一个划分为多个第三子区间；将待产生的数字正弦信号 的相位值表示为其所在的第一子区间所对应的相位起始值、第二子区间所对应的相位起始 值、第三子区间所对应的相位起始值与剩余量之和；以及根据整倍数和剩余量所对应的数 字正弦信号值，用和差化积公式计算信号值以产生数字正弦信号。
[0007] 本发明的另一个实施例提供了一种产生数字正弦信号的装置，包括:第一子区间 划分模块，用于将数字正弦信号的相位取值区间划分为多个第一子区间；第二子区间划分 模块，用于将多个第一子区间中的每一个划分为多个第二子区间；第三子区间划分模块，用 于将多个第二子区间中的每一个划分为多个第三子区间；相位值分解模块，用于将待产生 的数字正弦信号的相位值表示为其所在的第一子区间所对应的相位起始值、第二子区间所 对应的相位起始值、第三子区间所对应的相位起始值与剩余量之和；以及幅度值计算模块， 用于根据相位起始值和剩余量所对应的数字正弦信号值，用和差化积公式计算信号值以产 生数字正弦信号。
【附图说明】
[0008] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字 之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附 图中：
[0009] 图1所示为现有的直接数字式频率合成器的结构框图；
[0010]图2为本发明的产生数字正弦信号的方法的一个实施例的流程图；
[0011]图3所示为本发明的产生数字正弦信号的装置的一个实施例的示意图；
[0012]图4为本发明的所划分子区间示意图。
[0013]在附图中，使用相同或类似的标号来指代相同或类似的元素。
【具体实施方式】
[0014] 现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和 描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范 围。
[0015] 图2为本发明的产生数字正弦信号的方法的一个实施例200的流程图。实施例200 可以包含如下步骤201至205。
[0016]在步骤201中，将数字正弦信号的相位取值区间划分为多个第一子区间。
[0017]为了节约ROM的存储空间，通常可以根据正弦函数在各个象限之间对应的关系，只 在ROM内需存储第一象限的正余弦函数相位所对应的幅度值。因此，本步骤中所说的数字正 弦信号的相位取值区间，可以是第一象限的范围，即：相位值从〇到V2。
[0018]在本发明的一个实施例中，可以将0到π/2的相位取值区间等分为多个第一子区 间。如图4所示，可以将0到V2的相位取值区间等分为8个第一子区间，图4中的每一个小扇 形代表了一个第一子区间的范围。
[0019] 在步骤202中，将多个第一子区间中的每一个划分为多个第二子区间。
[0020] 对于通过步骤201划分出的每一个第一子区间，还可以将其进一步地划分为多个 第二子区间。比如，可以把每一个第一子区间等分成8个第二子区间。
[0021]在步骤203中，将多个第二子区间中的每一个划分为多个第三子区间。
[0022]对于通过步骤202划分出的每一个第二子区间，还可以将其进一步地划分为多个 第三子区间。比如，可以把每一个第二子区间等分成16个第三子区间。
[0023] 在本发明的一个实施例中，一个第二子区间内的第三子区间的个数可以设置为既 不小于第二子区间的总数也不小于第一子区间的总数。比如，如果第一子区间的总数是k， 一个第一子区间内的第二子区间的个数是m，则一个第二子区间内的第三子区间的个数η可 以划分成n 且n ^m。
[0024] 在步骤204中，将待产生的数字正弦信号的相位值表示为其所在的第一子区间所 对应的相位起始值、第二子区间所对应的相位起始值、第三子区间所对应的相位起始值与 剩余量之和。
[0025] 对于任意的一个数字正弦信号的相位值，都可以表示成其所在的第一子区间所对 应的相位起始值、第二子区间所对应的相位起始值、第三子区间所对应的相位起始值与剩 余量之和。以上述步骤中举例的各级子区间的分割份数为例，对于一个相位值识:，可以表示 为庐=供._+% +約.+3 其中，科=/(?1：(；τ/ 2)/ 8表不相位值货所在的第一子区间所对应的相 位起始值；麫=?$〇γ/2/8)/8表示相位值ρ所在的第二子区间所对应的相位起始值； 仍=m*(;r/2/8/8)/l:6表示相位值识所在的第三子区间所对应的相位起始值；d表示剩余 量，d<(Ji/2/8/8)/16。
[0026] 在步骤205中，根据相位起始值和剩余量所对应的数字正弦信号值，用和差化积公 式计算信号值以产生数字正弦信号。
[0027] 可以利用和差化积公式将需要产生的数字正弦信号值sinpisini^ +於2 +? +〇?) 展开成用納、史2、约和(1的正弦值、余弦值所表示的多项式。然后可以在ROM中查询预先存 储的約、外、％的正弦值、余弦值并对d的正弦值、余弦值进行近似处理，从而产生出数字 化的正弦信号。
[0028]至此描述了根据本发明实施例的产生数字正弦信号的方法。
[0029] 本发明还提供了产生数字正弦信号的装置。参考图3,图3所示为本发明的产生数 字正弦信号的装置的一个实施例300的示意图。装置300可以包括：第一子区间划分模块 301，用于将数字正弦信号的相位取值区间划分为多个第一子区间；第二子区间划分模块 302，用于将多个第一子区间中的每一个划分为多个第二子区间；第三子区间划分模块303， 用于将多个第二子区间中的每一个划分为多个第三子区间；相位值分解模块304，用于将待 产生的数字正弦信号的相位值表示为其所在的第一子区间所对应的相位起始值、第二子区 间所对应的相位起始值、第三子区间所对应的相位起始值与剩余量之和；以及幅度值计算 模块305，用于根据相位起始值和剩余量所对应的数字正弦信号值，用和差化积公式计算信 号值以产生数字正弦信号。
[0030] 在本发明的一个实施例中，一个第二子区间内的第三子区间的个数可以既不小于 第二子区间的总数也不小于第一子区间的总数。
[0031] 至此描述了根据本发明实施例的产生数字正弦信号的装置。
[0032] 下面的表1示出了第一子区间的总数k，一个第一子区间内的第二子区间的个数是 m和一个第二子区间内的第三子区间的个数η均相等的情况下的信号误差。
[0033] 表 1
[0034]
[0035]下面的表2显示了经过实际测试的各级子区间的划分个数与信号误差之间的关 系。
[0036]表2
[0037]
[0038] 其中，k为第一子区间的总数，m为一个第一子区间内的第二子区间的个数，η为一 个第二子区间内的第三子区间的个数。
[0039] 对比表1和表2可知，在划分各级子区间的个数时，当一个第二子区间内的第三子 区间的个数较多而一个第一子区间内的第二子区间的个数和第一子区间的总数较少时，既 能节省存储空间，又能使信号误差较小、精度较高。比如，表2中各级子区间的个数划分成 (8,16,16)或（16,8,16)时，其产生的正弦信号的误差与表1中将各级子区间都分成16的正 弦信号误差基本一致，但是按照(8，16，16)或（16,8，16)的分法，能够明显地节约存储空间。
【主权项】
1. 一种产生数字正弦信号的方法，包括： 将数字正弦信号的相位取值区间划分为多个第一子区间； 将所述多个第一子区间中的每一个划分为多个第二子区间； 将所述多个第二子区间中的每一个划分为多个第三子区间； 将待产生的数字正弦信号的相位值表示为其所在的第一子区间所对应的相位起始值、 第二子区间所对应的相位起始值、第三子区间所对应的相位起始值与剩余量之和；以及 根据所述整倍数和剩余量所对应的数字正弦信号值，用和差化积公式计算信号值以产 生数字正弦信号。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，一个第二子区间内的第三子区间的个数既不 小于第二子区间的总数也不小于第一子区间的总数。3. -种产生数字正弦信号的装置，其特征是，包括： 第一子区间划分模块，用于将数字正弦信号的相位取值区间划分为多个第一子区间； 第二子区间划分模块，用于将所述多个第一子区间中的每一个划分为多个第二子区 间； 第三子区间划分模块，用于将所述多个第二子区间中的每一个划分为多个第三子区 间； 相位值分解模块，用于将待产生的数字正弦信号的相位值表示为其所在的第一子区间 所对应的相位起始值、第二子区间所对应的相位起始值、第三子区间所对应的相位起始值 与剩余量之和；以及 幅度值计算模块，用于根据所述相位起始值和剩余量所对应的数字正弦信号值，用和 差化积公式计算信号值以产生数字正弦信号。4. 根据权利要求3所述的装置，其特征是，一个第二子区间内的第三子区间的个数既不 小于第二子区间的总数也不小于第一子区间的总数。
【文档编号】H03B28/00GK105932966SQ201610250784
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】武畅, 韩泽亮, 孙琳, 袁超, 顾绍忠, 西热旦增
【申请人】电子科技大学, 中共西藏自治区委员会组织部