基于Simulink的數(shù)控振蕩器性能仿真研究
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數(shù)控振蕩器(Numerically Controlled Oscillators，NCOs)是軟件無線電的重要組成部分和研究內(nèi)容，它廣泛應(yīng)用于DSP中，如通信領(lǐng)域的信號調(diào)制解調(diào)，蜂窩電話、基站、雷達(dá)系統(tǒng)、數(shù)字電視、GPS和無線LAN等。
NCOs可以通過各種方式實(shí)現(xiàn)：無限沖擊響應(yīng)濾波器(IIR filters)，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)(CORDIC rotations)，查找表技術(shù)(Lookup Tables，LUTs)。本文在Simulink軟件平臺仿真LUTs技術(shù)實(shí)現(xiàn)NCOs時(shí)，累加器步長、累加器控制字等參數(shù)對NCOs性能的影響。重點(diǎn)討論NCOs的頻譜純度問題，即如何抑制雜波分量，影響頻譜純度的因素以及如何提高無雜散動態(tài)范圍(SpuriousFree Dynamic Range，SFDR)。
1 NCOs的工作原理
NCOs主要包括一個(gè)正弦波樣點(diǎn)查找表(LUTs)和一個(gè)產(chǎn)生地址的累加器，如圖1所示。
圖1中n為累加器產(chǎn)生的地址位數(shù)，則LUTs有N=2n個(gè)輸入。LUTs的輸出分辨率／精度為L位(該參數(shù)與n有關(guān))，其工作原理見圖2。
由圖2可以看出，累加器產(chǎn)生地址碼，循環(huán)從LUTs地址中取數(shù)正弦波的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，其取數(shù)的速率越快，即步長μ越大，則產(chǎn)生的正弦波頻率越高。
設(shè)步長參數(shù)μ由式(1)決定：
式中：N為LUTs的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)總量；fs為系統(tǒng)采樣頻率；fd為期望的正弦波的頻率。
例如，累加器地址數(shù)據(jù)線寬度為8 b，則對應(yīng)的LUTs的數(shù)據(jù)樣點(diǎn)數(shù)為N=2n=256。如果采樣頻率為10 MHz，期望頻率為2.5 MHz，則步長為：
2 提高NCOs的無雜散動態(tài)范圍
SFDR是無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮的重要參數(shù)。如果振蕩器產(chǎn)生的信號包含過多的雜波(Spurs)頻率，這些干擾成分會使信號混頻的質(zhì)量變差，特別是當(dāng)雜波頻率接近中心頻率時(shí)，在后續(xù)的電路中很難去除。
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