一種寬頻率連續可調的脈寬波數字產生方法及系統的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法，通過對生產的脈沖信號進行邊沿和脈寬參數配置，得到配置參數，然后根據該配置參數在整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出，這樣從大的角度上先輸出脈沖波，然后利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節，經過該邊沿相位的精細微調將時間細節完整的展現出來，提高了相位分辨率，使得最終輸出的重組脈沖波的邊沿低抖動。最終將處理的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到最終想要的高質量模擬信號。
【專利說明】一種寬頻率連續可調的脈寬波數字產生方法及系統
【技術領域】
[0001]本申請脈沖波處理【技術領域】，更具體地說，涉及一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法及系統。
【背景技術】
[0002]可調脈寬波是應用非常廣泛的基本波形之一。現有的產生可調脈寬波的方法是利用直接數字式頻率合成器，在給定的數字系統工作時鐘下，周而復始地依次輸出查找表中預先準備好的數據。但是，在輸出頻率可調給定邊沿時間的脈寬波時，如果使用查找表的方式，給定的邊沿時間也會隨著輸出頻率的變化而變化。當輸出的頻率不是整數個系統時間時，隨著輸出時間的積累會導致某相鄰周期包含的一個系統周期時間的誤差，導致波形的邊沿發送抖動,并且隨著輸出頻率增加,邊沿抖動更加明顯。因此,在頻率較高時,現有技術產生的波形其邊沿抖動明顯，造成波形失真，脈寬波質量不高。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本申請提供了一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法及系統，用于解決現有手段所產生的脈寬波，在頻率較高時會存在波形邊沿抖動的情況，所產生的脈寬波質量低。
[0004]為了實現上述目的，現提出的方案如下:
[0005]一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法，包括:
[0006]生成脈沖信號；
[0007]對所述脈沖信號進行邊沿和脈寬參數配置，得到配置參數；
[0008]利用所述配置參數，在整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出；
[0009]利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節；
[0010]將相位延遲調節后的邊沿脈沖、輸出的高電平脈沖和低電平脈沖重組為一個脈沖
波數字信號；
[0011]利用數模轉換器將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到模擬信號。
[0012]優選地，所述邊沿波形模板為線性邊沿模板、正弦波邊沿模板或余弦波邊沿模板。
[0013]優選地，所述利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節，具體為:
[0014]利用所述配置參數中包含的邊沿上升時間與所述邊沿波形模板給出的延遲系數，在所述小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節。
[0015]優選地，在所述將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換之前，還包括:
[0016]將所述重組后的脈沖波數字信號進行預失真處理。
[0017]優選地，所述預失真處理為:[0018]將預先得到的所述數模轉換器的傳遞函數進行線性變換，得到逆向傳遞函數；
[0019]利用所述逆向傳遞函數對所述脈沖波數字信號進行逆向調節。
[0020]優選地，所述數模轉換器的傳遞函數的確定過程為:
[0021]確定輸入到所述數模轉換器之前的信號為δ (k)；
[0022]將δ (k)經數模轉換器之后輸出的信號再次轉換為數字信號δ ' (k)；
[0023]比較S(k)與δ' (k)，得出數模轉換器的傳遞函數。
[0024]一種頻率連續可調的脈寬波數字產生系統，包括:
[0025]脈沖發生器，用于產生脈沖信號；
[0026]寄存器，用于存儲所述脈沖信號的邊沿和脈寬的配置參數；
[0027]整數相位累加器，用于為脈沖信號的輸出提供時間基礎；
[0028]狀態機，用于利用所述配置參數，在所述整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出；
[0029]小數相位累加器，用于為邊沿脈沖相位延遲調節提供時間基礎；
[0030]相位延遲電路，用于利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節；
[0031]數據選擇器，用于將相位延遲調節后的邊沿脈沖、輸出的高電平脈沖和低電平脈沖重組為一個脈沖波數字信號；
[0032]數模轉換器，用于將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到模擬信號。
[0033]優選地，所述小數相位累加器為16位計數器。
[0034]優選地，在所述數據選擇器與所述數模轉換器之間還包括:
[0035]可編程邏輯控制器，用于利用數模轉換器的逆向傳遞函數對所述脈沖波數字信號進行逆向調節，所述逆向傳遞函數為經傳遞函數線性變換后得到的。
[0036]優選地，所述邊沿波形模板為線性邊沿模板、正弦波邊沿模板或余弦波邊沿模板。
[0037]從上述的技術方案可以看出，本申請公開的頻率連續可調的脈寬波數字產生方法，通過對生產的脈沖信號進行邊沿和脈寬參數配置，得到配置參數，然后根據該配置參數在整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出，這樣從大的角度上先輸出脈沖波，然后利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節，經過該邊沿相位的精細微調將時間細節完整的展現出來，提高了相位分辨率，使得最終輸出的重組脈沖波的邊沿低抖動，通過提高小數相位累加器的精度，理論上來說可以無限提高相位分辨率，達到最終的零邊沿抖動。最終將處理的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到最終想要的高質量模擬信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0039]圖1為本申請實施例公開的一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法流程圖；
[0040]圖2為本申請實施例公開的另一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法流程圖；[0041]圖3為本申請實施例公開的一種頻率連續可調的脈寬波數字產生系統結構圖；
[0042]圖4為本申請實施例公開的另一種頻率連續可調的脈寬波數字產生系統結構圖。
【具體實施方式】
[0043]下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0044]實施例一
[0045]參見圖1，圖1為本申請實施例公開的一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法流程圖。
[0046]如圖1所示，該方法包括:
[0047]步驟101:生成脈沖信號；
[0048]具體地，可以通過脈沖發送器來生成一個脈沖信號，以供后續使用。
[0049]步驟102:對所述脈沖信號進行邊沿和脈寬參數配置，得到配置參數；
[0050]具體地，這里的配置參數包括了后續脈沖的邊沿輸出時間、高、低電平輸出時間，以及邊沿與高、低電平的輸出波形等各種信息。
[0051]步驟103:利用所述配置參數，在整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出；
[0052]具體地，根據配置參數的內容，在整數相位累加器的控制下，逐次輸出脈沖信號的邊沿、高電平和低電平。
[0053]步驟104:利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節；
[0054]具體地，我們預先設定一幅或者多幅邊沿波形模板，該邊沿波形模板可以是線性邊沿模板、正弦波邊沿模板或余弦波邊沿模板等等。由小數相位累加器精確的控制邊沿脈沖相位延遲大小。我們利用配置參數中包含的邊沿上升時間與邊沿波形模板中給出的延遲系數，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節。
[0055]步驟105:將相位延遲調節后的邊沿脈沖、輸出的高電平脈沖和低電平脈沖重組為一個脈沖波數字信號；
[0056]具體地，可以通過設置一個數據選擇器，控制某一時間輸出邊沿脈沖、高電平和低電平中的一個，這樣即完成了脈沖波數字信號的重組過程。
[0057]步驟106:利用數模轉換器將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到模擬信號。
[0058]本申請實施例公開的頻率連續可調的脈寬波數字產生方法，通過對生產的脈沖信號進行邊沿和脈寬參數配置，得到配置參數，然后根據該配置參數在整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出，這樣從大的角度上先輸出脈沖波，然后利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節，經過該邊沿相位的精細微調將時間細節完整的展現出來，提高了相位分辨率，使得最終輸出的重組脈沖波的邊沿低抖動，通過提高小數相位累加器的精度，理論上來說可以無限提高相位分辨率，達到最終的零邊沿抖動。最終將處理的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到最終想要的高質量模擬信號。
[0059]需要說明的是，經過發明人的實驗研究，在輸出高頻率快沿信號時，使用余弦波的-90°?90°為邊沿波形模板較好。因為，該模板信號是一個單頻信號，沒有高次諧波，經過模擬電路輸出的信號畸變較小。而在輸出為低頻邊沿信號時，使用線性邊沿波形模板較好。
[0060]由于受12位數模轉換器的精度限制，小數相位累加器最多為16計數器。當系統時鐘為250MHz時，優化前的相位分辨率為Ts0=lS/250MHZ=4ns，使用小數相位累加器后相位分辨率為 Tsl=Ts0/216=0.06Ips。
[0061]可見，相位分辨率得到了大大的提高。
[0062]實施例二
[0063]上述實施例中在步驟106中，利用數模轉換器將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到模擬信號。但是，在輸出快沿信號時，數模轉換器DAC將會出現附加過沖現象。但是，為了實現邊沿的寬帶可調，不可避免的需要產生時間極短的快沿信號。為了解決這個問題，我們進行了下述分析。
[0064]由于上述過沖現象時由數模轉換器DAC的固有特性所確定的，因此如果能夠得到DAC的系統傳遞函數，那么就可以建立一個與過沖逆向的反饋回路，使得在進入DAC前的輸入信號發生相反的過阻尼失真，再經過DAC的過沖補償即可得到理想輸出信號。
[0065]因此，參見圖2，圖2為本申請實施例公開的另一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法流程圖。
[0066]如圖2，我們在步驟105和步驟106之間添加步驟201，步驟201:將所述重組后的脈沖波數字信號進行預失真處理。
[0067]在進行預失真處理時，我們可以采用下述方式:
[0068]首先將數模轉換器的傳遞函數進行線性變換，得到逆向傳遞函數，然后利用該逆向傳遞函數對脈沖波數字信號進行逆向調節，使得在輸入到DAC前的脈沖波數字信號發生相反的過阻尼失真。
[0069]而這里的數模轉換器DAC的傳遞函數確定過程可以如下:
[0070]首先確定輸入到數模轉換器之前的信號為δ (k)，然后將δ (k)經數模轉換器DAC之后輸出的信號再次轉換為數字信號S ' (k)，最后通過比較δ (k)與δ ' (k)即可以得出數模轉換器的傳遞函數。
[0071]通過上述方式，即可完成對DAC失真的校正過程，使得最終輸出的信號不會發生過沖現象。
[0072]實施例三
[0073]參見圖3，圖3為本申請實施例公開的一種頻率連續可調的脈寬波數字產生系統結構圖。
[0074]如圖3所示，該系統包括:
[0075]脈沖發生器31，用于產生脈沖信號；
[0076]寄存器32，用于存儲所述脈沖信號的邊沿和脈寬的配置參數；
[0077]具體地，這里的配置參數為預先設定的，其包括了后續脈沖的邊沿輸出時間、高、低電平輸出時間，以及邊沿與高、低電平的輸出波形等各種信息。
[0078]整數相位累加器33，用于為脈沖信號的輸出提供時間基礎；
[0079]狀態機34，用于利用所述配置參數，在所述整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出；
[0080]具體地，狀態機根據寄存器32所提供的配置參數，在整數相位累加器的控制下，逐次輸出脈沖信號的邊沿、高電平和低電平。
[0081]小數相位累加器35，用于為邊沿脈沖相位延遲調節提供時間基礎；
[0082]相位延遲電路36，用于利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節；
[0083]其中，預設的邊沿波形模板可以是線性邊沿模板、正弦波邊沿模板或余弦波邊沿模板。
[0084]數據選擇器37，用于將相位延遲調節后的邊沿脈沖、輸出的高電平脈沖和低電平脈沖重組為一個脈沖波數字信號；
[0085]具體地，數據選擇器37可以選擇在某一時間輸出邊沿脈沖、高電平和低電平脈沖中的任意一下，這樣即可完成脈沖波數字信號的重組。
[0086]數模轉換器38，用于將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到模擬信號。
[0087]本申請所公開的系統的具體使用方法可以參見上述有關頻率連續可調的脈寬波數字產生方法的論述。本申請實施例公開的頻率連續可調的脈寬波數字產生系統，通過對生產的脈沖信號進行邊沿和脈寬參數配置，得到配置參數，然后根據該配置參數在整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出，這樣從大的角度上先輸出脈沖波，然后利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節，經過該邊沿相位的精細微調將時間細節完整的展現出來，提高了相位分辨率，使得最終輸出的重組脈沖波的邊沿低抖動，通過提高小數相位累加器的精度，理論上來說可以無限提高相位分辨率，達到最終的零邊沿抖動。最終將處理的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到最終想要的高質量模擬信號。
[0088]其中，小數相位累加器精度可以自行設置，但是由于受12位數模轉換器的精度限制，小數相位累加器最多為16計數器。
[0089]實施例四
[0090]參見圖4，圖4為本申請實施例公開的另一種頻率連續可調的脈寬波數字產生系統結構圖。
[0091]在實施例三的基礎上，本實施例進一步增加了可編程邏輯控制器41，其設置在數據選擇器37與所述數模轉換器38之間，用于利用數模轉換器38的逆向傳遞函數對所述脈沖波數字信號進行逆向調節，所述逆向傳遞函數為經傳遞函數線性變換后得到的。
[0092]這樣，使得輸入到數模轉換器38的信號提前發生逆向過阻尼失真，經過數模轉換器38后得到了理想的信號。
[0093]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0094]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0095]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。`
【權利要求】
1.一種頻率連續可調的脈寬波數字產生方法，其特征在于，包括: 生成脈沖信號； 對所述脈沖信號進行邊沿和脈寬參數配置，得到配置參數； 利用所述配置參數，在整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出； 利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節； 將相位延遲調節后的邊沿脈沖、輸出的高電平脈沖和低電平脈沖重組為一個脈沖波數字信號; 利用數模轉換器將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到模擬信號。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述邊沿波形模板為線性邊沿模板、正弦波邊沿模板或余弦波邊沿模板。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節，具體為: 利用所述配置參數中包含的邊沿上升時間與所述邊沿波形模板給出的延遲系數，在所述小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換之前，還包括: 將所述重組后的脈沖波數字信號進行預失真處理。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述預失真處理為: 將預先得到的所述數模轉換器的傳遞函數進行線性變換，得到逆向傳遞函數； 利用所述逆向傳遞函數對所述脈沖波數字信號進行逆向調節。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述數模轉換器的傳遞函數的確定過程為: 確定輸入到所述數模轉換器之前的信號為δ (k)； 將δ (k)經數模轉換器之后輸出的信號再次轉換為數字信號δ ' (k)； 比較S(k)與δ' (k)，得出數模轉換器的傳遞函數。
7.—種頻率連續可調的脈寬波數字產生系統，其特征在于，包括: 脈沖發生器，用于產生脈沖信號； 寄存器，用于存儲所述脈沖信號的邊沿和脈寬的配置參數； 整數相位累加器，用于為脈沖信號的輸出提供時間基礎； 狀態機，用于利用所述配置參數，在所述整數相位累加器的控制下，控制脈沖信號的邊沿、高電平和低電平的輸出； 小數相位累加器，用于為邊沿脈沖相位延遲調節提供時間基礎； 相位延遲電路，用于利用預設的邊沿波形模板，在小數相位累加器的控制下，對輸出的邊沿脈沖進行相位延遲調節； 數據選擇器，用于將相位延遲調節后的邊沿脈沖、輸出的高電平脈沖和低電平脈沖重組為一個脈沖波數字信號； 數模轉換器，用于將重組后的脈沖波數字信號進行數模轉換，得到模擬信號。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述小數相位累加器為16位計數器。
9.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，在所述數據選擇器與所述數模轉換器之間還包括: 可編程邏輯控制器，用于利用數模轉換器的逆向傳遞函數對所述脈沖波數字信號進行逆向調節，所述逆向傳遞函數為經傳遞函數線性變換后得到的。
10.根據權利要求7所述 的系統，其特征在于，所述邊沿波形模板為線性邊沿模板、正弦波邊沿模板或余弦波邊沿模板。
【文檔編號】H03M1/66GK103888105SQ201410149200
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】宋大嵩, 孫喬, 王量 申請人:優利德科技(中國)有限公司