基于改进CORDIC算法的QDDS的FPGA实现及精度分析.pdf

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1、第47卷第1期Voi.47No.12007年2月TeiecommunicationEngineeringFeb.2007文章编号：1001-893X（2007）01-0112-05基于改进CORDIC算法的ODDS的*FPGA实现及精度分析!!#鞠建波，别"庆，杜爱国（1.海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001；2.解放军91458部队军械处，海南三亚572021）摘要：分析了DDS原理、CORDIC原理及其一种改进方法，设计了基于改进CORDIC算法的流水线ODDS系统，在Aitera公司的ACEX1K—EP1K50TC144-1芯片上予以实现，通过对数据的频谱分析验证了系统工

2、作性能。系统输入频率控制字32位，输出幅度位数16位，最高工作频率83.33MHz，频率转换时间440ns，频率分辨率0.0196Hz，杂散指标-114dB。关键词：CORDIC算法；ODDS；FPGA；流水线中图分类号：TN74文献标识码：AFPGAImplementationandAccuracyAnalysisofODDSBasedonAmelioratedCORDICAlgorithm112Uian-IO，BIEOing，DUAi-guO（1.DepartmentofEiectronicEngineering，NavaiAvionicEngineeringInstitute，Yanta

3、i264001，China；2.Unit91458ofPLA，Sanya572021，China）Abstract：TheprincipieofDDS，CORDICanditsameiiorationareanaiyzed，thepipeiineODDSsystembasedontheameiioratedCORDICaigorithmisdesigned，andisimpiementedontheACEX1K—EP1K50TC144-1chipoftheAiteracompany.Thecapabiiityofthesystemisverifiedthroughthespec-trumana

4、iysisofthedata.Theinputfreguencycontroiwordis32bit，theoutputampiitudeis16bit，thehighestoperatingfreguencyis83.33MHz，thetimeofthefreguencyconversionis440nanosecond，thefreguencyresoiutionis0.0196Hz，thehighestspuriousis-114dB.Keywords：CORDICaigorithm；guadraturedirectdigitaisynthesis（ODDS）；FPGA；pipeiine

5、高速高精度正交三角函数信号在通信、雷达、一种较成熟的结构如图1所示。测量等系统中有着广泛的应用，目前主要的产生方法有直接模拟频率合成、锁相环频率合成和直接数字频率合成（DDS）以及它们的结合。正交DDS（ODDS）是开环系统，无反馈环节，其合成频率的时间快、频稳度高、分辨率高，受到了人们的广泛重视。但传统的基于查表、多项式展开或近似来实现图1ODDS的数字部分基本框图ODDS的方法，不能很好地兼顾速度、精度和高效［2］这种结构最早由Tierney等提出。如约定加［1］等要求，而使用基于算法的ODDS则可良好地兼法器使用L位定点无符号码且上限为1，则累加序顾这些因素，且易于流水线设计和FPGA实

6、现。L列经2!乘法器后输出2!FC/2间距的序列，再经使用两路正交的序列即可实现正交输出相幅转换器即可输出所需周期序列。一个时钟对（ODDS），本文主要讨论此结构的数字部分，它的L应的相位增量为"!=2!FC/2，则输出信号的周期*收稿日期：2006-03-01；修回日期：2006-06-05·112·第47卷第1期Voi.47No.12007年2月TeiecommunicationEngineeringFeb.2007T=2!T/"!，其频率、频率分辨率分别为f=IcikO1/1+2-2i，此操作可由对初始向量预乘K=I!IiLLi=1FCfcik/2、"f=fcik/2。来完成，这时式（2

7、）只使用加减移位操作即可完而由Nyguist采样定理及实际经验，一般将输成。［3］出频率限制在采样频率的40%内。所以，当参1.2CORDIC的一种改进方案考时钟恒定时，L决定了频率分辨率，通过设定FC本设计中相位、幅度均用16位定点补码储存，的大小即可实现限定范围内的任意频率输出。相幅转换时要达到16位精度至少需迭代15次。1CORDIC原理及一种改进方案而由前结论知，常规CORDIC迭代第8级