基于Taylor级数近似补偿的改进数控振荡器实现

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数控振荡器NCO的一种优化设计_陈士川

数控振荡器NCO的一种优化设计_陈士川

大。基于 Taylor 级数的线性内插技术就可以进一步减少
存储器的大小, 它采用非常小的存储器空间来实现相位
" 到 sin(")和 cos(")的 变 换 , 并 能 够 充 分 地 达 到 杂 散 要
求。原理如下:
sin(!)=sin(!H)+#·(!- !H)+"sin
cos(!)=cos(!H)+$·(!- !H)+"cos 其中: sin(")、cos(")是 需 要 得 到 的 值 ; "H 是存储空间地址的高有效位, sin("H)、cos("H)就是 存储的值; "- "H 表示相位 " 的低有效位; %、& 是正弦和余弦的线性内插系数, 也是存储的值; ’sin、’cos 是正弦和余弦的 Taylor 级数展开的余项。
数字频率 1 2
杂 散( dB) - 108.52 - 108.49

- 107.74

- 106.07
16
- 105.02
32
- 102.81
64
- 102.82
128
- 101.89
256 512 1024
- 103.26 - 101.07 - 119.65
此时的存储器空间为 26×2·( 17+10) Bits。
高为 fs/2。但在实际工程中, 受后续处理滤波器的限制,
一般输出的频率为 0.4fs。
3 优化设计
相位累加器的位数 N 由频率分辨率来决定, 而相 位 - 幅度转换表的深度 M及宽度 W 由杂散来决定。
其中 M 对杂散的影响一般用其输出信号频谱中主 谱与最强杂散谱幅度之比来表示, 理论分析由下式来

克拉泼改进型电容三点式振荡器

克拉泼改进型电容三点式振荡器

目录前言 (1)工程概况 (1)正文 (1)3.1设计的目的和意义 (1)3.1.1设计目的 (1)3.1.2设计意义 (1)3.2克拉泼电容三点式振荡电路的基本原理 (1)3.2.1 振荡器组成原则 (1)3.3.2改进型电容三点式(克拉泼振荡器)的由来 (2)3.2.3 克拉泼振荡器的电路分析 (2)3.2.4克拉泼振荡器的起振条件 (3)3.2.5克拉泼振荡器的振荡频率 (3)3.2.6克拉泼振荡器的电容参数影响 (4)3.3设计方法和内容 (5)3.3.1电容三点式和改进型电容三点式仿真比较 (5)3.3.2克拉泼振荡器电容参数改变对波形的影响 (6)3.5结论 (7)致谢 (7)参考文献 (8)前言振荡器用于产生一定频率和幅度的信号,它不需要外加输入信号的控制,就能自动的将直流电能转化为所需要的交流能量输出。

振荡器的种类很多,根据产生振荡波形的不同,可分为正弦波振荡器和非正弦波震荡器。

正弦波振荡器从组成原理来看,可分为反馈振荡器和负阻振荡器。

正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。

以LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器称为LC正弦振荡器。

三点式振荡器属于LC振荡器的一种,由于电容三点式频率调节不便引起电路工作性能的不稳定使该电路只适宜产生固定频率的振荡,所以选择了改进型电容三点式(克拉泼电路),即在电容三点式电路的基础上,在谐振回路的电感支路上串联一个可调电容。

此次设计的电路是建立在反馈电路基础之上的,在熟悉了改进型电容三点式的原理下,对电路进行仿真,由输出波形比较它们的不同,最后得出可调电容的值越大,振荡频率稳定度越高。

振荡器在现代科学技术领域有着广泛的应用,例如,在无线电通信、广播、电视设备中来产生所需要的载波和本机振荡信号;在电子测量仪器中用来产生各种频段的正弦信号。

工程概况此次课程设计是在multisim软件下对改进型电容三点式克拉泼电路的输出波形进行仿真。

由于振荡器的种类很多,适用的范围也不相同,但它们的基本原理都是相同的,都由放大器和选频网络组成,都要满足起振,平衡和稳定条件。

基于改进型CORDIC算法的数控振荡器的设计

基于改进型CORDIC算法的数控振荡器的设计

基于改进型CORDIC算法的数控振荡器的设计摘要:数字式频率合成器广泛的应用于现代电子通信,电子对抗等重要的军事领域。

作为直接数字式频率合成技术的核心部分数控振荡器的研究,就有十分必要的意义和价值。

本论文在传统的数控振荡器(numericcontroloscillator,简称nco)的基础上,采用改进的计算机坐标旋转(coordinaterotationdigitalcomputer,简称cordic)算法,设计的nco硬核进行验证,最后生成一个0.8*0.8mm2的硬核。

关键词:cordic;数控振荡器;频率中图分类号:tn752 文献标识码:a 文章编号:1674-7712 (2013)08-0000-02频率合成技术是指将一个高密度和高精度的标准频率经过加,减,乘,除的四则运算,产生同样稳定度和精确度的大量离散频率的技术。

根据其原理组成的设备或者仪器成为频率合成器。

数控振荡器(nco)是一种全新的频率发生器的核心部分。

nco的目标是产生一个频率可变的正弦波或者是余弦波样本。

一、数控振荡器(nco)原理nco的基本结构是一个相位累加器和一个相/幅转换器。

nco的相位地址累加器根据参考时钟fclk对m位频率字进行累加,将累加的结果作为相/幅转换器中的输入,相/幅转换器的输出即为正弦值或余弦值。

每来一个时钟脉冲fclk,n位累加器将m位频率控制数据与相位寄存器输出的累加相位数据相加,相加后的结果送至相位寄存器的输入端。

相位寄存器一方面将在上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到累加器的输入端,以使累加器在下一时钟的作用下继续与频率控制数据m相加;另一方面将这个值作为相/幅转换器的控制信号,进行加减和移位运算,输出相应的波形数据。

累加器在基准时钟的作用下进行线性相位累加,相位累加器加满时产生一次溢出,完成一个周期,这个周期也就是nco信号的频率周期。

只要改变频率控制字fcw,字长n,和时钟频率fclk,就可以改变输出频率和频率分辨率。

CMOS 数控振荡器设计

CMOS 数控振荡器设计

CMOS 数控振荡器设计1 引言随着数字信号处理数字信号处理越来越广泛的应用,数字锁相环DPLL(Digital Phase Lock Loop)在现代集成电路设计中也越来越普遍,特别是在数字信号处理器DSP 和微处理器这类高性能数字电路应用中,数字锁相环更是一种必不可少的电路。

与传统的模拟锁相环(Analog Phase-Locked Loop)相比,由于数字锁相环较少采用高阻值电阻、电容以及电感等非线性器件,可以采用与高速数字逻辑电路相兼容的制造工艺来设计和制造,也更加容易在数字系统中应用。

一个典型的数字锁相环结构,数控数控振荡器振荡器DCO(Digital-Controlled Oscillator)是其中最关键和核心的部分。

数控振荡器DCO 输出了可变频率的振荡波形,决定了整个锁相环的噪声性能和功耗。

数字时间转换器(Time - to - DigitalConverter)输出了参考时钟和反馈来的输出时钟之间的相位差,一个数字环形滤波器(Digital LoopFilter)代替了模拟环形滤波器来控制DCO,由与参考时钟的相位差来控制DCO 输出或高或低的振荡频率,输出振荡信号由负反馈送到数字时间转换器,使相位差减小,最终让输出信号频率与参考时钟频率一致,即达到相位锁定。

整个DCO 因此不再需要含有电容或电感,同时也减少漏电流和电源噪音的问题。

图1 数字锁相环的基本结构2 电路结构和原理数控振荡器有多种实现结构,本文设计了一种完全采用静态CMOSCMOS 逻辑电路的DCO 结构,该DCO基于由CMOS 反相器构成的环形振荡器,其电路结构。

图2 电路结构图,每一级环形振荡器均是5 个CMOS反相器串联,并构成闭环负反馈回路,每个反相器的输出也与下一级环形振荡器对应的反相器输出相连。

根据巴克豪森准则:振荡器要产生振荡,那么环路增益必须大于等于一且总相移有360°。

因此环路中进行反相的次数必须是奇数,三个以上的奇数个CMOS 反相器串联闭环回路,在一个微小的激励下都能够产生振荡。

基于改进型CORDIC算法的数控振荡器的设计

基于改进型CORDIC算法的数控振荡器的设计
消费 电子
技术交流
C o n s u me r E l e c t r o n i c s Ma g a z i n e
2 0 1 3年 4月下
建立起 以行业外部监 管为主 、事务所 内部监 管为辅 的监 管体 系 。同时,中国注协还应联合各级政府财政部 门、中国证券监 督管理委员会 、 审计署等部 门, 形成稳定的政府部 门承担行 政 监管职能,注册会计师协会承担 自律监管 的监管体系 。 另外, 应 加强社会监督力度 , 通过正确的社会舆 论导向来 监督注册会计师的执业 过程 ,对于弄虚作假行为 , 社会大众应
担负起揭露和曝光的责任 , 使违法事件无处可藏,给企图违 反 规定的会计师事务所施 以无形 的压力 , 以提高注册会计师 的职 业道德形象和执业质 量。 ( 五)加强注册会计师事务所 内部管理 健 全有效 的会计 师事务所 内部 管理机制是保证 事务所执 行客观、公正审计 的前提 , 也是促使会计师 事务所及其 审计人 员按照职业道德准则 的要求执业的基础。 完善 的事务所 内部管 理应从 以下方面入手 。 第 一, 稳定而不乏灵活 的经营理念。 经营理念是知道事务 所发展的核心 , 它 引导事务所的发展方向,是内部管理机制建 立的灵魂 。 理想 的经营理念应该讲求 以人为本, 有注册会计师 注 册会计师职业道德 问题是一个长期而艰巨的工程, 我们必须 组成 强大 的合作 团队。合作 者之 间要相互融合 ,和谐相 处,真 多方努力推进注册会计师职业道德建设,从 自身做起 , 提高审 诚相待。 计服务质量 , 推动社会主义市场经济的健康有 序发 展。 在我 国 第 二, 分配和激励政策 。 在处理分配关系 时应着重注意合 注 册 会 计 师 行 业 成 长 道 路 上 , 注 册 会 计 师职 业 道 德 水 平 也 会 跃 伙人 间的分配关系 、 业务开发和执行者的关系 、 管理人员和业 上一个新 台阶 。 务部门的关系 。 在处理激励政策时,可以建立科学 的绩效考核 参考文 献: 体系 ,同时采用和重视精神鼓励和物质 奖励 的方式 。 分配和激 [ 1 1 吴 承 澜. 注 册 会 计 师 执 业 道 德 问题 浅析 【 I l l 财务会计, 2 0 1 2, 2 2. 励政策是制定其他具体制度政策和前提 。 第三 ,贯彻落实有 关制度 。管理层要身体力行,对制度要 『 2 l 李梅 . 浅谈 注册会计师职业道德 困境的原 因 及 对策[ I 1 _ 行 严格遵 守。 要将奖励与惩戒落到实处。 加强员工对于制度理解 政 事业 资产与财务, 2 0 1 2 , 1 6 . 的培 训和教育 。认真研究执行效果并采取行动 改善 。 『 3 ] 刘福 清. 浅析 注册会计师职业道德【 I 1 _ 财会通讯, 2 0 1 1 , 2 5 . ( 六 )规范注册会计师行业收费制度 f 4 1 王桂 梅. 注册会计 师职业道德缺失的制度思考U ] . 商业会

利用泰勒展开式的光学电流互感器补偿方法和仿真研究

利用泰勒展开式的光学电流互感器补偿方法和仿真研究

利用泰勒展开式的光学电流互感器补偿方法和仿真研究刘晔;惠培智;褚俊龙;镡雄师【摘要】提出了一种全新的补偿光学电流互感器线性双折射效应的方法,即通过泰勒展开式得到光学电流互感器输出波形中线性双折射效应与波形形状之间的关系.分析了线性双折射效应对输出波形的影响,论述了线性双折射效应的具体补偿方法,推导了基于泰勒展开式求解线性双折射效应的具体过程,并对该方法进行了验证.该方法避免了对线性双折射效应δ的复杂建模,利用数学计算直接求取δ的值,计算过程相对简单而且计算量小.仿真实验表明,该方法具有很强的精确性和实用性,通过先分析线性双折射效应而后产生对光学电流互感器补偿的方法,既提高了系统的长期稳定性,又保证了补偿的实时性.%A novel method to compensate linear birefringence effect of the optical current transformer is proposed. Analyzing the optical current transformer model and the Taylor expansion, the relationship between the optical current transformer output waveform and linear birefringence effect is obtained. The linear birefringence effect on the output waveform and the specific compensation for the linear birefringence effect are discussed. The feasible steps for solving linear birefringence effect via Taylor expansion are presented, where a simple mathematical calculation is chosen to directly derive the linear birefringence effect d without complicated procedure in modeling. The simulation shows long-term stability and real-time compensation of the improved system.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2012(046)008【总页数】6页(P22-26,32)【关键词】光学电流互感器;线性双折射;泰勒展开;补偿【作者】刘晔;惠培智;褚俊龙;镡雄师【作者单位】西安交通大学电气工程学院,710049,西安;西安交通大学电气工程学院,710049,西安;西安交通大学电气工程学院,710049,西安;西安交通大学电气工程学院,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】TP212光学电流互感器(OCT)是一种以法拉第磁光效应为基础、以光纤为测量和传输介质的电流测量装置,它通过测量偏振光光波穿越磁光材料时偏正面发生旋转的角度来确定被测电流的大小[1].在高压大电流测量的条件下,使用OCT较之传统的CT具有明显的优越性,绝缘性能好,不会产生磁饱和现象,线性度好,结构紧凑,体积小,重量轻,价格便宜,无爆炸危险等,在电力系统中有着广阔的应用前景[2-3].但是,现在的技术无法直接快速精确地测量偏振光的偏转角,而是需要通过测量偏振光的光强来间接测量.由于偏振光的光强不仅与偏转角有关,而且与光源强度和线性双折射有关,光源强度和线性双折射的稳定性会受到温度、压力和振动等影响,使得测量精度和测量灵敏度明显下降,这一直是光学电流互感器性能提升的瓶颈[4-6].线性双折射的影响会造成输出信号的波形发生畸变,而且不同的线性双折射对应于不同程度的波形畸变.根据参数识别理论,本文在波形识别思路的基础上,提出将系统模型利用泰勒级数展开,利用数学计算直接求取线性双折射效应δ的值.该方法计算过程相对比较简单,计算量少,而且精度可以大大提高,从而进一步提高了光学电流互感器的稳定性,降低了线性双折射对测量结果的影响.1 理论基础光学电流互感器原理主要基于法拉第磁光效应.法拉第磁光效应是指:当一束偏振光通过平行于传播方向的强磁场时,其偏振面发生旋转,旋转角为式中:μ为磁光材料的磁导率;H 为磁场强度;L为偏振光沿着磁场方向所经过的路径长度;V为光纤材料的Verdet常数;N为光纤围绕电流导体的匝数;i h为穿过光纤环的电流强度.光源产生的平面光经过起偏器后成为线偏振光,其琼斯矢量为,其中U in为光源矢量表达.在不考虑线性双折射在内的各种干扰的情况下,法拉第旋转性质的琼斯矩阵表达式为在平行磁场作用下,输出的光信号为设线检偏器与起偏器的夹角为α,则线检偏器的琼斯矩阵为则经检偏器后输出的光信号为最后经光电转换器检测到的光强为式中:I in为输入光光强.为了使得传感器的灵敏度最大,取起偏器与检偏器的夹角为45°,此时有考虑到磁光材料的线性双折射效应,光纤法拉第旋转性质的琼斯矩阵表达式为式中将J重新代入上述计算过程,得到线性双折射效应下的输出光强为光信号经光电转化和放大后,再将其中的直流分量和交流分量分离开,并将交流分量与直流分量相比,得到式(1)的结果与系统最初输入光强无关,与待测信息和线性双折射的影响有关.2 系统特性分析基于式(1),对传感器的输出特性进行仿真分析.设定在α=π/4时,输入电流对应的偏转角θ(t)=sin(100πt),δ=π/2,由此得到响应波形和响应输出的频谱如图1所示.由图可见,响应波形与输入波形没有相位差,响应波形中引入了3次、5次等奇数次谐波.图1 δ=π/2时光纤传感器的输出响应在δ=π、其他输入不变的情况下,得到响应波形和响应频谱如图2所示.由图可见,当线性双折射效应增大后,响应输出的基波明显减小,而且波形也发生明显畸变,谐波分量的比例增加.图2 δ=π时光纤传感器的输出响应在不同的输入和线性双折射效应的影响下,取系统输出波形的基波分量绘制等高线,如图3所示.结果表明:线性双折射效应会降低系统的灵敏度,这是由于线性双折射使得平面偏振光变成了椭圆偏振光;在δ较大的情况下,交流输出分量几乎接近0;在直流分量不变的情况下,交流分量的减小造成系统检测交流分量的灵敏度下降[9].图3 不同θ和δ下的响应输出3 系统补偿方案由于线性双折射随环境参数变化而造成光纤电流传感器的系统参数δ跟随变化,使得系统模型不能长期稳定.为了让光纤电流传感器长期工作在稳定可靠的状态下,首要的任务就是参数识别和模型校正.3.1 基于参数识别的系统补偿基于系统对应不同的线性双折射输出波形不同这一特性,根据参数识别原理对线性双折射效应进行计算,再利用计算结果δout对采样电流的数据进行补偿计算,补偿原理如图4所示[10].图4 线性双折射效应的补偿原理波形识别的思想是不再按照传统的方法把每个采样值作为孤立的数据对待,而是把一组采样值(比如被测信号一个周期的采样值)看成一个整体,利用各个采样点之间的关系和数值特性来分析计算出结果.所以只有在完成一定次数(一个周期)的采样后才能进行一次补偿计算,这就要求被计算的变量具有一定的稳定性,即在多次采样期间保持不变或者变化非常微小可以忽略不计.线性双折射受环境温度变化和光纤应力变化等因素的影响,这些因素在实际中变化都非常缓慢,使得线性双折射δ可满足上述计算方法的特性要求.由于输入点电流一般为正弦波,输出波形是对称的,故在一个周期中,只要取前1/4周期的波形就足以体现整个波形的特性.参数识别计算可以取π/12、π/6、π/4、π/3、5π/12和π/2时刻6个点作为输入,如图5所示.图5 补偿计算输入取值方法该方法在输入电流峰值不变的情况下,利用泰勒展开式表示输入与输出波形之间的关系,经过推导提取出线性双折射效应与输出波形中各点之间的关系表达式,从而实现对线性双折射效应的计算.3.2 基于泰勒级数的系统补偿基于泰勒级数展开式则有代入全光纤电流互感器系统计算表达式中式中则对应于θ为π/6、π/4、π/3、5π/12和π/2的5个点满足如下关系式中:;s5=sin;θ1=s1θm,θm 为输入交流电流峰值对应的式中法拉第旋转角,θm 为未知量;θ2=s2θm;θ3=s3θm;θ4=s4θm;θ5=s5θm;y 1、y 2、y 3、y 4 和y 5 为经过线性双折射影响后测量得到的交流分量与直流分量的比值.将式(3)化解,有为了方便表达,将式(4)简化表达为式中,i=2,3,4,5,j=2,4,6,8.将式(5)再次化简,消掉θ7m 项,则有将式(16)简化表达为,i=3,4,5,j=4,6,8.将式(7)中的θ5m 消除后,得到简化表达为式中,i=4,5,j=6,8.则有化表达为y 45=k1s458θm,则得到,代入式(9),可以得到根据式(2),可知根据式(12)在0到π之间的曲线(见图6)可知,上述函数在区间[0,π]上具有单调性,即由式(11)求得的k值,在区间[0,π]上有唯一的解.此时,线性双折射δ与k的关系为一条曲线,而且这条特性的曲线与输入电流的峰值没有关系.图6 线性双折射δ与1/k的关系虽然式(12)的反函数求解比较难,但利用折半逼近的方法,可以很快地根据式(11)计算得到的k求解出δ,计算结果与标准值之间的误差如图7所示.3.3 误差分析(1)误差值的正负取决于折半逼近的方向,是由程序的特点决定的,与光学电流互感器系统特性没有关系,误差的大小在一定程度上取决于折半逼近程序设计的目标误差.图7 计算结果误差曲线(2)在[0°,150°]范围内可以比较精确地得到线性双折射δ的值,在δ小于100°时,误差基本在0附近,此时产生的误差主要是由折半逼近程序求解计算精度带来的.(3)随着δ接近180°,误差逐渐增大.根本原因是当线性双折射对法拉第磁光效应有削弱作用,δ接近180°使得能够测量到的旋转角y 1、y 2、y 3、y 4 和y 5在相同电流作用下变得非常小,此时在泰勒级数中可以忽略的微小项对计算结果的影响变大,从而造成计算误差在δ接近180°时增大.4 结论(1)线性双折射效应是限制光学电流互感器实用化的关键因素,而线性双折射对光学电流互感器的作用是相当复杂的,受到众多因素的影响,要建立起完整的相互关系是非常困难的.本文避免由机理建模,而是从线性双折射效应的现象中直接提取影响参数值,从而大大提高了光学电流互感器的稳定性.(2)利用线性双折射效应的相对稳定性,提出直接求解线性双折射效应后对光学电流互感器进行补偿的方法.采用泰勒级数近似展开式进行计算,计算速度快、精度高,易于计算机编程实现.数值实验证明,线性双折射效应δ在较大范围内发生变化时都可较精确地求解,可以满足工程实用的要求.(3)利用泰勒展开式实现线性双折射效应的补偿虽然是一种可行的方案,但其计算对数值精度的要求较高,这一问题还需要更进一步的深入研究.【相关文献】[1]刘晔,陈江波,束秀梅,等.光源调制全光纤电流互感器的研究[J].西安交通大学学报,2008,42(4):436-439.LIU Ye,CHEN Jiangbo,SHU Xiumei,et al.Fiber optical current transformers based on modulated light source [J].Journal of Xi’an JiaotongUniversity,2008,42(4):436-439.[2]韦兆碧.聚磁式光学电流互感器的数字补偿研究[D].西安:西安交通大学,2008.[3]刘晔,王采堂,韦兆碧,等.三相光学电流传感器的实验研究[J].西安交通大学学报,2002,36(2):127-130.LIU Ye,WANG Caitang,WEI Zhaobi,et al.Experimental research on three-phase optical current transducer system [J].Journal of Xi’an Jiaotong University,2002,36(2):127-130.[4]李红斌,刘延冰.光学电流互感器温度补偿方法[J].仪表技术与传感器,2004(4):32-33.LI Hongbin,LIU Yanbing.Temperature compensatory methods of optical current transformer[J].Instrument Technique and Sensor,2004(4):32-33.[5]刘晔,王采堂,苏彦民,等.三相光学电流互感器的双折射效应研究[J].西安交通大学学报,2000,34(2):24-27.LIU Ye,WANG Caitang,SU Yanmin,et al.Birefringence of three-phase optical current transducer [J].Journal of Xi’an Jiaotong University,2000,34(2):24-27.[6] WANG Zheng Ping,LIU Xiao Yu,ZHANG Yi Min.Theoretical analysis of the effects of linear birefringence upon optical glass current transformers with different optical designs[J].Measurement,2007,40:811-815.[7]刘晔,王采堂,苏彦民.三相光学电流互感器基础理论研究[J].高电压技术,1999,25(4):84-88.LIU Ye,WANG Caitang,SU Yanmin.The foundational theory of three-phase optical current transducer system [J].High Voltage Engineering,1999,25(4):84-88.[8]刘晔,王采堂,苏彦民,等.三相光学电流互感器系统的建模[J].西安交通大学学报,1999,33(12):23-25.LIU Ye,WANG Caitang,SU Yanmin.Modeling of three-phase optical current transducer system [J].Journal of Xi’an Jiaotong University,1999,33(12):23-25.[9]林森,杜林,王士彬,等.基于法拉第磁光效应的光学电流传感器电气特性研究[J].传感技术学报,2010,23(4):490-495.LIN Sen,DU Lin,WANG Shibin,et al.Study electrical property of the optical current sensor based on Faraday magneto-optical effect [J].Chinese Journal of Sensors and Actuators,2010,23(4):490-495.[10]刘晔,王采堂,苏彦民.基于BP网络的三相光学电流互感器的补偿[J].西安交通大学学报,2000,34(6):1-5.LIU Ye,WANG Caitang,SU Yanmin.BP neural network for linear birefringence of three-phase optical current transducer[J].Journal of Xi’an Jiaotong University,2000,34(6):1-5.。

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基于Taylor级数近似补偿的改进数控振荡器实现
引言
数字控制振荡器(NCO) 在软件无线电(SDR)通信系统中具有重要的作用,是软件无线电数字变频技术的必要组成部分,它的性能很大程度上决定着数字
变频模块性能以及载波同步模块的同步效果。

在软件无线电通信中,信号的处
理往往都集中在离散数字域内进行,数据的传输速率和信号的质量都要非常高,这样就要求数字控制振荡器必须具有频率分辨率高、频率转换速度快、无杂散
动态范围值(SFDR)高、频谱纯度高和生成的正、余弦信号保持良好的正交特性
等特点。

数控振荡器主要由相位累加器、量化器、相位幅度转换电路等部分组成。

相位累加器将相位按频率控制字的步长累加,累加结果与初始相位(即相位偏移)的和作为量化器的输入,量化器截取前M bits 作为相位幅度转换电路的输入,最后,相位幅度转换电路根据相位值输出对应的正弦或余弦值。

本文通过对传统CORDIC 算法实现数控振荡器存在的问题进行分析,提出一种适用于软件无线
电通信系统的数控振荡器实现新方法。

该方法利用二阶泰勒(Taylor)级数近似和
残余相角补偿的方法来解决CORDIC 算法实现时的精度不够的缺陷,提高了数
控振荡器的输出信号频谱的纯度;整个设计采用流水线结构从而可以保证系统的
高速度,满足软件无线电系统的高速数据处理的要求;在相位累加器部分加入相
角抖动模块来改善角度周期性截断误差所引起的杂散,进一步提高数控振荡器
的无杂散动态值。

传统CORDIC 算法实现
CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法是由J.Voider 等人在1959 年提出的[1],它是基于向量旋转的算法,通过迭代方法实现对任意角度的。

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