基于IP核的NCO设计在数字下变频中的应用

"本文介绍了在数字下变频(Digital Down Converter, DDC)中基于IP核的数控振荡器(Numeric Controlled Oscillator, NCO)设计方法，特别关注于使用FPGA实现的DDS技术。" 在软件无线电接收机系统中，数字下变频是核心组件，而NCO则是其关键组成部分，直接影响着DDC的性能。NCO通过提供高分辨率、快速频率调整、连续线性相位变化以及正交特性的正弦和余弦信号，适应了数字通信中对高速数据传输的需求。数字下变频通常包括NCO、一对正交数字混频器和低通滤波器，其中NCO产生的正交载波样本与输入信号混频，随后通过LPF滤除不需要的频率成分，生成基带信号。 本文提出了一种利用Altera公司的IP核来设计高性能NCO的新策略。这种方法的优势在于可以缩短设计和调试时间，降低成本，同时保证设计的灵活性和性能。特别是，文章中提到了采用CORDIC（坐标旋转数字计算机）算法的移位相加结构，这种算法能够高效地利用FPGA的逻辑单元，实现资源优化配置，且能满足设计的各项参数要求。 CORDIC算法是一种迭代算法，主要用于计算复数操作，如正弦、余弦、反正切等。在NCO中，CORDIC算法被用来生成接近理想的正弦和余弦样本。通过迭代调整相位，CORDIC可以在不使用硬件乘法器的情况下，生成高精度的正弦波形。这种算法对于FPGA实现来说尤其有利，因为它可以高效地映射到并行逻辑结构中。 NCO的设计目标是产生频率可变的正弦或余弦样本，其频率由控制字K决定。当K值改变时，NCO的输出频率相应调整。在软件无线电接收机的下变频部分，NCO需要有高频率分辨率，这意味着K值的微小变化应导致正弦波频率的显著变化。此外，为了满足高速通信的要求，NCO产生的正弦波样本还需要有低的相位误差和良好的线性特性。 总结来说，基于IP核的NCO设计在FPGA中的应用，结合CORDIC算法，提供了一种有效的方法来实现高性能、低资源消耗的数字下变频系统。这种方法不仅能够满足高速数字通信系统的高频载波需求，还降低了开发复杂性和成本，提高了设计的灵活性和效率。