基于FPGA的正交数控振荡器_NCO_的设计与实现
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2013-05-20
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基于 !"#$ 的正交数控振荡器（%&’）的设计与实现
张阿宁! 赵 萍
"西安邮电学院 电子工程学院! 陕西 西安
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摘要： 在研究数控振荡器
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工作原理的基础上!通过分析对比几种不同的
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设计方法!采用了算法简单$节省
资源的基于
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查找表的设计方法% 针对正交数控振荡器
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的主要部件正余弦存储表$可变模计数器进行了算
法设计和电路设计!并在
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公司的
012*
上进行了验证!波形仿真结果表明了电路设计的正确性% 采用查找表的
方法可以有效提高系统功能的可扩展性和系统的可集成性!使得
%&’
功能模块可以通过配置存储表$频率控制字来
满足多种应用场合下的
%&’
设计需要!可以广泛地应用于各种现代通信系统中%
关键词： 软件无线电& 数控振荡器& 现场可编程门阵列& 直接数字频率合成
中图分类号：
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文献标识码：
*
文章编号
："5!6－5$75
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收稿日期：
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稿件编号：
$#""#!#!4
作者简介：张阿宁 "
"9!9
(’!女!陕西西安人!助理工程师% 研究方向)通信集成电路设计$
012*
设计%
随着数字通信技术的飞速发展#软件无线电
U"V
的应用愈
加的广泛# 而影响软件无线电性能的关键器件数控振荡器
%&’
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的设计采用直接数字频率合成
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RRS
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年
7
月美国
学者
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&
&N)N(/C -.
和
XN2B+C
首次提 出 了直接 数 字频
率合成!
RRS
"技术’ 这是一种从相位概念出发直接合成所需
要的波形的新的全数字频率合成技术( 同传统的频率合成技
术相比#
RRS
技术具有频率精度高&转换时间短&频谱纯度高
以及频率相位易编程
&输出的频率稳定度与系统的时钟稳定
度相同等一系列优点# 广泛应用于现代各种通信系统中#包
括数字上下变频&中频变换
U7V
&频率合成以及扩频系统和各种
频率相位数字调制解调系统中(
在软件无线电及通信领域# 经常使用正交的数字信号%
针对此类应用# 本文给出了一种基于
012*
的正交
%&’
设
计方法#可以实现正交的&连续相位&高性能&高精度&可重利
用的数控振荡器#适合于多种应用场景的片上系统的设计(
@ %&’
实现原理
直接数字频率合成!
RRS
"技术是一种全数字技术#同传
统的频率合成技术相比#
RRS
技术具有多项优点) 频率切换
时间短&频率分辨率高&相位变化连续&容易实现对输出信号
的多种调制等(
RRS
的原理框图如图
"
所示# 其实质是以基 准频率源
!系统时钟"对相位进行等间隔的采样( 由图
"
可见#
RRS
由
相位累加器和波形存储器
!
(’)
查询表"构成的数控振荡器
!
%&’
"& 数 模 转 换器 !
R*&
" 以 及低 通 滤 波器 !
Y10
"
7
部 分 组
成( 而
RRS
的核心是
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的设计与实现#
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一般是由相
位累加器和正余弦查找表两部分组成#其中相位累加器的设
计较简单#故设计
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的关键是设计正&余弦函数发生器(
实现函数发生器的方法为查表法!
YO3
"#对于一个相位位数
为
=
#输出信号幅度位数为
>
的
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#所需查找表的大小为
>×$=
(
在每一个时钟周期#
=
位相位累加器与其反馈值进行累
电子设计工程
Z+-E,.B<=E R-@=>< Z<>=<--.=<>
第
"9
卷
[B+N"9
第
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期
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