基于 FPGA 的正交数控振荡器(NCO)的设计与实现[图]
摘要：在研究数控振荡器 工作原理的基础上，通过分析对比几种不同的 设
计方法，采用了算法简单、节省资源的基于 查找表的设计方法。针对正交数控振荡
器 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
公司的 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。
随着数字通信技术的飞速发展，软件无线电的应用愈加的广泛，而影响软件无线电性
能的关键器件数控振荡器 !"#$!"的设计至关重要；
的设计采用直接数字频率合成%%&技术；'( 年 ) 月美国学者
*+!,、# 和 -"# 首次提出了直接数字频率合成%%&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，%%& 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、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 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。
1 NCO 实现原理
直接数字频率合成%%&技术是一种全数字技术，同传统的频率合成技术相比，%%&
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。
%%& 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，%%& 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%以及低通滤波器.) 部分组成。而 %%& 的核心是 的设
计与实现， 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 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./+，对于一个相位位数为 .，输出信号幅度位数为
的 ，所需查找表的大小为 0.。
orphie
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