本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于DDS的數(shù)字通信時(shí)鐘同步系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
當(dāng)前通信系統(tǒng)正朝著多體制、多模式的方向發(fā)展，對(duì)于兼容多體制的通信系統(tǒng)，其信息傳輸速率多種多樣，接收端實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘恢復(fù)的時(shí)鐘同步系統(tǒng)就要適應(yīng)多種多樣的速率。當(dāng)前通信系統(tǒng)中時(shí)鐘同步技術(shù)主要有利用模擬鎖相環(huán)的時(shí)鐘同步技術(shù)、利用加扣脈沖、變模分頻等方法實(shí)現(xiàn)的全數(shù)字鎖相環(huán)時(shí)鐘同步技術(shù)，這些技術(shù)要在多種通信傳輸速率下實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步都有相應(yīng)的難度。模擬鎖相環(huán)（PLL）時(shí)鐘同步提取電路使用到壓控振蕩器(VCO)，圖1為PLL電路實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步提取的原理框圖。鎖相環(huán)路控制VCO的頻率和相位變化，使VCO輸出的時(shí)鐘與到接收數(shù)據(jù)的碼元速率同步。但是VCO的中心頻率、頻率范圍受元件參數(shù)影響很大，受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響也較大，調(diào)試難度較大。VCO也較難做到寬范圍的頻率覆蓋，模擬鎖相環(huán)時(shí)鐘同步電路難以適應(yīng)多種傳輸速率時(shí)鐘同步的任務(wù)。全數(shù)字鎖相環(huán)時(shí)鐘同步提取電路使用到數(shù)控振蕩器，圖2為全數(shù)字鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步提取的原理圖框圖。數(shù)控振蕩器常用的方式有高頻時(shí)鐘加扣脈沖式數(shù)控振蕩器、或者是高頻時(shí)鐘變模分頻式數(shù)控振蕩器。鑒相器在每一個(gè)周期內(nèi)得到輸入信號(hào)的相位與本地信號(hào)相位超前或滯后的信息，進(jìn)行加扣脈沖控制，或者進(jìn)行變模分頻控制，改變輸出的時(shí)鐘相位狀態(tài)，使本地時(shí)鐘與接收的數(shù)據(jù)同步。由于用到高頻時(shí)鐘進(jìn)行分頻，要產(chǎn)生多種不同頻率的高頻時(shí)鐘有一定的復(fù)雜度；同樣，要讓時(shí)鐘同步電路輸出的時(shí)鐘滿足多種傳輸速率的需求，要進(jìn)行分?jǐn)?shù)比例分頻、靈活地控制分頻系數(shù)才能實(shí)現(xiàn)，所以此方法也有較大的復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用直接數(shù)字式頻率合成器（DDS）模塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步鎖相環(huán)路的系統(tǒng)。將DDS作為可控頻率源，并通過(guò)帶有頻率最高、最低門限值的控制算法來(lái)控制DDS的輸出，充分利用DDS覆蓋頻率范圍寬，輸出頻率控制靈活，分辨率高的特性，實(shí)現(xiàn)了沒(méi)有可調(diào)元件、調(diào)試難度低、設(shè)置工作頻率容易，適于多速率工作的數(shù)字通信時(shí)鐘同步系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于DDS的數(shù)字通信時(shí)鐘同步系統(tǒng)，包括波形預(yù)處理器，鑒相器，DDS波形產(chǎn)生模塊；波形預(yù)處理器輸出端連接鑒相器的一個(gè)輸入端，鑒相器輸出端連接DDS波形產(chǎn)生模塊的頻率控制字輸入端，DDS波形產(chǎn)生模塊輸出端連接鑒相器的另一個(gè)輸入端，同時(shí)輸出同步時(shí)鐘信號(hào)。為有利于數(shù)據(jù)處理，在鑒相器和DDS波形產(chǎn)生模塊之間插接了前置濾波器；鑒相器輸出端連接前置濾波器的輸入端，前置濾波器輸出端連接DDS波形產(chǎn)生模塊的頻率控制字輸入端。為了得到更好的技術(shù)效果，在前置濾波器輸出端和DDS波形產(chǎn)生模塊輸入端之間插接了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊；前置濾波器輸出端連接系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊輸出端連接DDS波形產(chǎn)生模塊的頻率控制字輸入端。所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊包括取值模塊、差值計(jì)算模塊、環(huán)路濾波模塊、頻率調(diào)整量計(jì)算模塊、頻率控制字計(jì)算模塊、頻率超限判決模塊和頻率控制字設(shè)置模塊，上述各模塊依順序連接。數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理過(guò)程包括如下步驟：（1）DDS初始化模塊連接到頻率超限判斷模塊、頻率控制字設(shè)置模塊，向頻率超限判斷模塊送入預(yù)置頻率控制字的最高、最低門限值，向頻率控制字設(shè)置模塊送入頻率初始值對(duì)應(yīng)的頻率控制字；（2）由取值模塊獲得前置濾波器電壓輸出值，將其與基準(zhǔn)數(shù)值在差值計(jì)算模塊中進(jìn)行差值運(yùn)算；其中的基準(zhǔn)數(shù)值為前置濾波器輸出的最高、最低電壓值的算術(shù)平均值；（3）差值數(shù)據(jù)送入環(huán)路濾波模塊進(jìn)行積分運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果送入頻率調(diào)整量計(jì)算模塊；（4）頻率調(diào)整量計(jì)算模塊將結(jié)果數(shù)據(jù)乘以壓控系數(shù)，計(jì)算得到DDS輸出信號(hào)頻率需要的變量，然后送人頻率控制字計(jì)算模塊；（5）頻率控制字計(jì)算模塊進(jìn)行頻率控制字的計(jì)算，計(jì)算后輸出的頻率控制字送入頻率超限判決模塊進(jìn)行高低門限的判決；（6）當(dāng)頻率控制字沒(méi)有超過(guò)預(yù)置的最高、最低門限值時(shí)，頻率超限判決模塊將輸入頻率控制字直接送到頻率控制字設(shè)置模塊，對(duì)DDS波形產(chǎn)生器的輸出信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整；（7）當(dāng)頻率控制字超過(guò)了預(yù)置的最高、最低門限值時(shí)，將頻率控制字只取相應(yīng)的最高、最低門限值，去掉超出部分，輸出到到頻率控制字設(shè)置模塊，對(duì)DDS波形產(chǎn)生器的輸出信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整。其中，步驟（5）中所述的頻率控制字計(jì)算模塊的計(jì)算方法可以選用以下兩種之一：（1）；（2）。附圖說(shuō)明圖1為模擬鎖相環(huán)位同步提取電路結(jié)構(gòu)框圖。圖2為數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取電路結(jié)構(gòu)框圖。圖3為基于DDS的數(shù)字通信時(shí)鐘同步系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖。圖4為圖3中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊流程框圖。圖5為用單片機(jī)做控制的基于DDS的數(shù)字通信時(shí)鐘同步系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖。圖6為圖5中的單片機(jī)數(shù)據(jù)處理流程框圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1：參照?qǐng)D3，基帶信號(hào)輸入到信號(hào)預(yù)處理模塊，信號(hào)預(yù)處理模塊進(jìn)行信號(hào)的整形、非線性變換處理，整形、處理后的信號(hào)輸入到鑒相器的一個(gè)輸入端，鑒相器比較輸入的整形、處理后的基帶信號(hào)與從DDS波形產(chǎn)生模塊反饋回來(lái)信號(hào)它們兩者之間的相位差別，鑒相器的輸出信號(hào)大小對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)輸入信號(hào)相位差。前置濾波器的作用是將鑒相器輸出信號(hào)中的高頻分量濾掉，有利于之后的數(shù)據(jù)處理。前置濾波器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊處理后,生成DDS的頻率控制字對(duì)DDS波形產(chǎn)生模塊進(jìn)行控制,DDS波形產(chǎn)生器的輸出信號(hào)又反饋到鑒相器的另一個(gè)輸入端，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的反饋控制，不斷調(diào)整DDS波形產(chǎn)生模塊輸出信號(hào)的頻率，使得輸出信號(hào)的頻率和相位與輸入的基帶信號(hào)同步，恢復(fù)出同步的時(shí)鐘信號(hào)并輸出。通過(guò)外接鍵盤或者I/O裝置可以設(shè)置DDS初始值，以及預(yù)置頻率控制字的最高、最低門限值（及最高、最低門限值均決定于DDS模塊參數(shù)），使得系統(tǒng)能夠非常方便的工作于不同的通信數(shù)據(jù)率，完成多種傳輸速率下的時(shí)鐘同步任務(wù)。圖4是系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊的框圖。初始化模塊連接到頻率超限判斷模塊、頻率控制字設(shè)置模塊，向頻率超限判斷模塊送入預(yù)置頻率控制字的最高、最低門限值，向頻率控制字設(shè)置模塊送入頻率初始值，讓DDS模塊輸出頻率與系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的標(biāo)稱值相同。初始化后系統(tǒng)進(jìn)入正常工作模式。由取值模塊獲得前置濾波器的輸出值，并輸入到差值計(jì)算模塊，差值計(jì)算模塊將前置濾波器的輸出值與基準(zhǔn)數(shù)值相減，得到它們的差值。差值計(jì)算模塊的輸出信號(hào)送入環(huán)路濾波模塊，進(jìn)行積分運(yùn)算。環(huán)路濾波器輸出經(jīng)過(guò)積分處理的信號(hào)，此信號(hào)再送入到頻率調(diào)整量計(jì)算模塊。頻率調(diào)整量計(jì)算模塊將輸入信號(hào)乘以壓控系數(shù)K，計(jì)算得到DDS輸出信號(hào)頻率需要變化的數(shù)值，壓控系數(shù)K即為等效的壓控增益。頻率調(diào)整量計(jì)算模塊的輸出信號(hào)送入頻率控制字計(jì)算模塊，選用下述計(jì)算式進(jìn)行頻率控制字的計(jì)算：。頻率控制字計(jì)算模塊輸出的頻率控制字送入頻率超限判決模塊進(jìn)行高低門限的判決,當(dāng)頻率控制字沒(méi)有超過(guò)預(yù)置的最高、最低門限值的時(shí)候，頻率超限判決模塊將輸入頻率控制字直接送到DDS頻率控制字設(shè)置模塊，對(duì)DDS波形產(chǎn)生器的輸出信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)頻率控制字超過(guò)了預(yù)置的最高、最低門限值，將頻率控制字只取相應(yīng)的最高、最低門限值，去掉超出部分，輸出到到DDS頻率控制字設(shè)置模塊，對(duì)DDS波形產(chǎn)生器的輸出信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整。實(shí)施例2：圖5、圖6是使用了帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)做控制的基于DDS的數(shù)字通信時(shí)鐘同步系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖和數(shù)據(jù)處理流程框圖。與實(shí)施例1實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)對(duì)比，其區(qū)別在于環(huán)路濾波模塊用電路實(shí)現(xiàn)，同樣完成積分的功能，而且鑒相器輸出端連接環(huán)路濾波模塊的輸入端，環(huán)路濾波模塊輸出端連接單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為取值模塊完成取值。單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程包括如下步驟：（1）DDS初始化模塊連接到頻率超限判斷模塊、頻率控制字設(shè)置模塊，向頻率超限判斷模塊送入預(yù)置頻率控制字的最高、最低門限值，向頻率控制字設(shè)置模塊送入頻率初始值對(duì)應(yīng)的頻率控制字；（2）模數(shù)轉(zhuǎn)換器取出環(huán)路濾波模塊的電壓輸出值，將其與基準(zhǔn)數(shù)值在差值計(jì)算模塊中進(jìn)行差值運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果送人頻率調(diào)整量計(jì)算模塊；其中的基準(zhǔn)數(shù)值為環(huán)路濾波器輸出的最高、最低電壓值的算術(shù)平均值；（3）頻率調(diào)整量計(jì)算模塊將結(jié)果數(shù)據(jù)乘以壓控系數(shù)，計(jì)算得到DDS輸出信號(hào)頻率需要的變量，然后送人頻率控制字計(jì)算模塊；（4）頻率控制字計(jì)算模塊進(jìn)行頻率控制字的計(jì)算，計(jì)算式為：，計(jì)算后輸出的頻率控制字送入頻率超限判決模塊進(jìn)行高低門限的判決；（5）當(dāng)頻率控制字沒(méi)有超過(guò)預(yù)置的最高、最低門限值時(shí)，頻率超限判決模塊將輸入頻率控制字直接送到頻率控制字設(shè)置模塊，對(duì)DDS波形產(chǎn)生器的輸出信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整；（6）當(dāng)頻率控制字超過(guò)了預(yù)置的最高、最低門限值時(shí)，將頻率控制字只取相應(yīng)的最高、最低門限值，去掉超出部分，輸出到到頻率控制字設(shè)置模塊，對(duì)DDS波形產(chǎn)生器的輸出信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整。