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1、EDA 论文2015 年 6 月 27 日论文题目：基于 FPGA 的 NCO 设计与仿真学 院：电子工程学院年 级：2012 级专 业：电子信息工程姓 名：付伟伟学 号：20124532任课教师：杨自恒I摘要本文介绍了 NCO“ title=“NCO“NCO 数字控制振荡器的工作原理，详细分析了数控振荡器的性能指标和其在 FPGA“ title=“FPGA“FPGA 中的实现方法，最后给出了新设计的数控振荡器在 QUARTUSII 中的仿真结果。关键词数控振荡器(NCO)；无杂散动态范围(SFDR)；FPGA；频率控制字目录摘要.I第一章 NCO 的概念.1一、概述.1二、NCO 的发展.1
2、三、NCO 的背景知识.1第二章 NCO 在实际工程中的作用.3一、高精度范围.3二、调制灵活性.3三、数控振荡器的基本实现原理.3四、足够的精度.6第三章 NCO 的系统结构及工作原理.6一、 数字控制振荡器的组成.7（一）相位累加器.7（二）函数发生模块.7（三）相位寄存器.7二、数字控制振荡器的性能参数.7第四章 NCO 各组成部分设计.9一、 NCO 实现原理.9二、 NCO 几种常见设计方法.10（一）计算法.10（二）CORDIC 算法 .10（三）查表法.10三、正交 NCO 的查找表实现方法.11四、可变模计数器的设计.11五、正余弦查找表的设计.11六、正余弦表的装载.12第
3、五章 系统仿真.13一、设计实现及其仿真波形.14二、Quartus 仿真输出波形.14三、资源占用情况.15总结.161第一章 NCO 的概念一、概述 数字控制振荡器（NCO，numerically controlled oscillator）是软件无线电、直接数据频率合成器（DDS，Direct digital synthesizer） 、快速傅立叶变换（FFT，Fast Fourier Transform） 等的重要组成部分，同时也是决定其性能的主要因素之一，用于产生可控的正弦波或余弦波。随着芯片集成度的提高、在信号处理、数字通信领域、调制解调、变频调速、导控制、电力电子等方面得到越来越
4、广泛的应用。二、NCO 的发展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 NCO(Numerical CONtrolled Oscillator)的设计至关重要；NCO 的设计采用直接数字频率合成(DDS)技术；1971 年 3 月美国学者J.Tierncy、C.M.Rader 和 B.Gold 首次提出了直接数字频率合成(DDS)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，DDS 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
5、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。三、NCO 的背景知识在实际的通信系统中，携带数字信息的信号通常是由某种类型的载波调制方式发送的，传送信号的带宽限制在以载波为中心的一个频段上，如双边带调制，或在邻近载波的频段上，如单边带调制。无论何种调制方式，在发送端均需要一个高频载波将信息调制上去，以减小信号衰落，相干解调时在接收端也需要一个与发送端同频同相的2高频载波将信息从高频上解调下来。为了产生这个高频载波，在数字电路中是采用数控振荡器(NCO)，也称为直接数字频率合成器DDS)，它的输出频率和相位可以受人为控制
6、，从而满足各种需要。3第二章 NCO 在实际工程中的作用一、高精度范围在正交数字混频器中，采用，可以将数字处理延续到正交调制之后或正交解调之前，滤波器和增益控制就可以用数字方法实现，I、Q 两路也就不会存在增益的不平衡，加上数控振荡器(NCO)的低正交误差，可以使系统误差降低到数据的最低比特(LSB)的高精度范围。二、调制灵活性此外，正交数字混频器更容易与数字信号处理技术结合，使得数字调制更加灵活，进而实现软件无线电所要求的软件可更改的调制解调。 数控振荡器是正交数字混频器的核心部分，它具有频率分辨率高、频率变化速度快、相位可连续线性变化和生成的正弦 P 余弦信号正交特性好等特点。而且 NCO 的相位、幅度均已数字化，可以直接进行高精度
