基于IP复用技术的数字鉴频器设计

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1、2010年2月宇航计测技术Feb．第30卷第1期JournalofAstronauticMetrologyant]MeasurementV01．30．No．1文章编号：1000—7202(2010)01—0038—05中图分类号：TN77文献标识码：A基于IP复用技术的数字鉴频器设计’晏敏1李旭1章兢2侯志春1(1．湖南大学物理与微电子科学学院，湖南长沙410082；2．湖南大学电气与信息学院，湖南长沙410082)摘要在分析了坐标旋转计算机CORDIC算法原理的基础上。建立T--e用于数字信号处理数字鉴频器的模

2、型，它采用以裁剪后的8051IP核为控制核心，基于CORDIC算法的流水线结构和差分结构，完成了数字鉴频实时电路的设计，并在FPGA中实现数字鉴频器功能，它能显示两路基带信号，、Q之间的频率差。关键词+坐标旋转计算机算法数字鉴频IPFPGAADigitalFrequencyDiscriminationDesignBasedonReusableIPTechnologyYANMinlLIXulZHANGJin92HOUZhi．Chunl(HunanUniversity1．CollegeofPhysicsandMicr

3、oElectron；2．CollegeofElectricalandInformationEngineering；Changsh8410082)AbstractThispaperpresentsadigitalfrequencydiscriminationstructureanddesignsareal·timedigitalfrequencydiscriminationdisplaycircuitonthebasisoftheprincipleofCORDICAlgorithm．Itusestherevised

4、8051IPcoreascontrolcoreandaccomplishesthedigitalfrequencydiscriminationinFPGAandshowsthefrequencydifferencebetweentwobase-bandsignals，、QbasedOilthepipelinedCORDICalgorithmstructureanddifferentialstructure．Keywords+CoordinaterotationdigitalcomputeralgorithmDig

5、imlfrequencydiscriminationIntellectualpropertyFieldProgrammableGateArray1引言在数字信号处理中，经常会利用I，Q两路数字基带信号来实现数字鉴频问题，如瞬时频率的测量。传统的方法是利用查找表的方法来实现鉴相，再利用一阶差分的方法实现最后的鉴频，此方法存在缺点就是精度越高，数据容量要求就越大。如果采用CORDIC算法只要通过一阶差分结构即可实现鉴频，而且如果输入，，Q两路信号的位数足够，·基金资助项目：国家自然科学基金重点项目(项目编号：6063

6、4020)则输出相位信号的精度只与CORDIC算法的微旋转次数相关，也即只与流水单元数相关。首先给出CORDIC算法原理及其结构，完成鉴频输出处理控制单元的设计，最后给出利用正交的，，O两路数字基带信号实现实时数字鉴频的仿真结果。2CORDIC算法及鉴频器结构CORDIC算法⋯的基本思想是用一系列与运算第l期基于IP复用技术的数字鉴频器设计基数相关的角度的不断偏摆，从而逼近所需旋转的角度，这些固定的角度与计算基数有关，运算只有移位和加减。由于本文主要利用CORDlC算法求反三角函数，所以只介绍CORDIC算法求取

7、相位的基本原理’2】。假设直角坐标系内有一个向量(置，yf)，逆时针旋转一角度后得到另一个向量(X，，y『)。这个过程可以用矩阵形式来表示盼瞄-sin0)(X,]㈩整理得(≥]；c。s口(。a；：l口一ta。．o八lfxE,]c2，若向量(X；，y1)经过n次旋转才到达向量(x，，F)，如图1所示。Y五，‘)X图1旋转模式多次旋转图设弟i次旋转的角度力0z，那么弟L次旋转的表达式为(≥：：]=c。s日；(。a：口；一：npi](：：]c3，1嵌tanoi=Si12i，IlP0,=s；arctan(专)，旋转的角度

8、总和口：至或，这里的s；：{一l；+1)，当5。：+l时表示向量是逆时针旋转，当．s；=一1时表示向量是顺时针旋转。这时式(3)变为(量：：]=c。s口。(s；21．；一S。i2-i](≥]c4，式(4)中的cosB=cos(starctan(古))=cos(盯ctan(专))。随着旋转次数的增加，该式收敛为一个常数后，蠡=万1=而c。s(arc啪(专1)一o．50725