景标　邢维巍　张燕琴

摘 要： 正交型数字锁相放大器中正交信号参考源对于数字锁相放大器的性能有着重要的影响，根据CORDIC算法在FPGA 上设计数字正交信号源，实现了直接数字频率合成（DDS）技术中的相位/幅度转换模块，可输出高精度的正交参考信号，避免了用ROM实现相幅转换时硬件开销过大及处理速度受限制的问题。首先介绍了DDS的工作原理，同时对基于 CORDIC 算法的相幅变换方法进行了详细叙述，利用CORDIC算法计算正余弦值，最后对整体模块进行了仿真和实验测试，输出中心频率可调的正交信号，实现了高精度的正交信号源。

关键词： 正交信号； FPGA； CORDIC； DDS

中图分类号： TN911.23?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）07?0057?03

Abstract： The quadrature signal reference source has the significant impact on the performance of the quadrature digital lock?in amplifier. According to CORDIC algorithm， the digital quadrature signal source was designed on FPGA. The phase/amplitude transformation module in DDS technology was realized， which can output the high precision quadrature reference signal， and solve the problems of large hardware cost and limited processing speed when ROM is used to realize phase/amplitude transformation. The DSS working principle is introduced. The phase/amplitude transformation method based on CORDIC algorithm is described in detail， in which the CORDIC algorithm is used to calculate the sine and cosine values. The simulation and experimental test for the entire module are conducted， it can output the quadrature signal with adjustable center frequency. The high precision quadrature signal source is realized.

Keywords： quadrature signal； FPGA； CORDIC； DDS

0 引 言

在微弱信号检测领域，锁相放大是微弱信号检测的一种有效方法，数字锁相放大器在科学研究和工程的各个领域都得到广泛的应用。而信号参考源的设计是数字锁相放大器中的一项关键技术。高精度正交信号源产生两路正交的正弦信号，作为正交型数字锁相放大器[1]的参考信号源，信号源的精度以及噪声杂散程度对数字锁相放大器的性能有很大的影响。

一般数字信号源的基本原理是利用ROM表查找法实现DDS技术[2]的相位/幅度转换，用这种方法会造成相位截断，对DDS产生波形的纯度造成比较大的影响。而且因为ROM的存储能力比较有限，数据位数不够深，在输出的频率信号的频谱中，幅度量化的存在会引入新的杂散成份。而CORDIC[3]算法则能较好的解决传统方法的问题。……