基于FPGA的正交數(shù)字混頻器中數(shù)控振蕩器的設(shè)計(jì)與實(shí)

要CORDIC(COordination Rotation DIgital Computer)算法實(shí)現(xiàn)正交數(shù)字混頻器中的數(shù)控振蕩器的方法。首先推導(dǎo)了算法產(chǎn)生正余弦信號(hào)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程,然后給出了在中設(shè)計(jì)數(shù)控振蕩器的頂層電路結(jié)構(gòu),并根據(jù)算法特點(diǎn)在設(shè)計(jì)中引入流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

CORDIC算法;

/余弦信號(hào)正交特性好等特點(diǎn)。而且的相位、幅度均已數(shù)字化,可以直接進(jìn)行高精度的數(shù)字調(diào)制解調(diào)。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展,傳送的數(shù)據(jù)速率越來(lái)越高。如何得到一個(gè)可數(shù)控的高頻載波信號(hào)是實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字通信系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題。本文將介紹如何在中實(shí)現(xiàn)高速正交數(shù)字混頻器中的數(shù)控振蕩器設(shè)計(jì)。

1NCO的頂層電路結(jié)構(gòu)

2CORDIC迭代算法的流水線結(jié)構(gòu)

3NCO的部分仿真時(shí)序圖

, 傳統(tǒng)做法是采用查表法,即事先根據(jù)各個(gè)正余弦波相位計(jì)算好相位的正余弦值,并按相位角度作為地址在存儲(chǔ)器中對(duì)其進(jìn)行尋址,構(gòu)成一個(gè)幅度相位轉(zhuǎn)換電路即波形存儲(chǔ)器,通過(guò)該轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行查表獲得正余弦信號(hào)樣本。為了提高數(shù)控振蕩器的頻率分辨率,往往需要擴(kuò)大波形存儲(chǔ)器的容量,造成存儲(chǔ)資源的大量消耗。而且,如果需要外掛來(lái)存儲(chǔ)波形,由于受到讀取速度的影響,數(shù)控振蕩器的輸出速率必然受到制約。因此,當(dāng)設(shè)計(jì)高速、高精度的數(shù)控振蕩器時(shí),查表法就不適合采用

/余弦樣本。基于矢量旋轉(zhuǎn)的算法正好滿足了這一需求該算法有線性的收斂域和序列的特性,只要迭代次數(shù)足夠,即可保證結(jié)果有足夠的精度。統(tǒng)一的形式的基本原理是,初始向量1(x,y)旋轉(zhuǎn)角度V(x,y):

2=xcos1sin

2=ycos1sin (1)

2=(x-ytancos

2=(y+xtancos

2的整數(shù)次冪,即：-i)+1表示逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),表示順時(shí)針旋轉(zhuǎn),故第步旋轉(zhuǎn)可用K表示,以字長(zhǎng)為例,則為了抵消迭代對(duì)比例因子的影響,可將每級(jí)迭代的輸入數(shù)據(jù)、校正后再參與運(yùn)算,以避免在迭代運(yùn)算中增加校正運(yùn)算,降低算法的速度。