基于CORDIC算法的数控振荡器设计+文献综述(3)
编程等特点，而被广泛应用于软件无线电数字上、下变频以及各种频率和相位数字调
制解调系统中。
NCO 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的数字调制解调。随着数字通信的发展，传送的
数据速率越来越高。如何得到一个可数控的高频载波信号是实现高速数字通信系统必
须解决的问题。
NCO 传统的实现方法主要有查表法、多项式展开法或近似法，但这些方法在速度
精度、资源方面难以兼顾。而采用 CORDIC 算法来实现超函数时，则无需使用乘法器，
它只需要一个最小的查找表(LUT)，利用简单的移位和相加运算，即可产生高精度的
正弦弦波形，尤其适合于 FPGA 的实现。
数字控制振荡器（NCO，numerical controlled oscillator）是软件无线电、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、制导控制、电力电子等方面得到
越来越广泛的应用。它具有频率精度高、响应速度快、频谱纯度高及相位易编程等优
点，其主要作用是生成正交的正余弦信号,主要的实现方式是查找表法、多项式展开
法和基于CORDIC 算法的实现方法。
不论以何种方式实现 NCO，NCO 的结构都是由相位累加器、相位加法器和波形发
生器成，不同的是波形发生器的实现方式。NCO的系统结构图如图 1.1。
图 1.1 NCO的系统结构图
目前有三种发生波形的方式:
1)查表法：采用查表法(LUT)，即事先根据各个正余弦波相位计算好相位的正余
弦值，并按相位角度作为地址存储该相位的正余弦值，构成一个幅度 P相位转换电路
(即波形存储器)。
2)多项式展开法：将三角函数展开成泰勒级数形式，忽略高次相，该方式需要乘
法单元。
3)CORDIC 算法实现：CORDIC 算法是一种基于向量旋转的数值计算方法。该算法
仅仅通过迭代操作来逼近三角函数及其他一些函数，用该算法来代替上述的查找表产
生正余弦函数样值将会大大的节省硬件资源。
传统的查表法(LUT)，它是事先根据各个正余弦波相位计算好相位的正余弦值，
并按相位角度作为地址存储该相位的正余弦值，构成一个幅度 P 相位转换电路(即波
形存储器)。在系统时钟的控制下，由相位累加器对输入频率字不断累加，得到以该
频率字为步进的数字相位，再通过相位相加模块进行初始相位偏移，得到要输出的当
前相位，将该值作为取样地址值送入幅度 P 相位转换电路，查表获得正余弦信号样本。
对于一个相位位数为 n ，输出信号幅度位数为 M的数控振荡器，所需查找表大小为 M
。为了提高数控振荡器的频率分辨率，往往需要扩大波形存储器的容量，造成存
储资源的大量消耗。而且，当需要外挂 RAM 来存储波形时，由于受到 RAM读取速度的
频率控制字 波形输出 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 46 页
影响，数控振荡器的输出速率必然受到制约。因此，当需要设计高速、高精度的数控
振荡器时，不宜采用查表法。为了避免使用大容量存储器，可以考虑利用算法来产生