Генерирование реальных или сложных синусоидальных сигналов - оптимизировано для генерации кода HDL
Система object™ NCO HDL генерирует реальные или сложные синусоидальные сигналы, обеспечивая при этом аппаратные управляющие сигналы. Объект использует тот же алгоритм накопления фаз и таблицы поиска, что и реализованный в объекте NCO System. Объект использует квантованное целочисленное накопление для создания синусоидального сигнала.
Объект системы NCO HDL предоставляет эти функции.
Дополнительный вывод на основе кадров.
Параметр сжатия таблицы подстановки для уменьшения размера таблицы подстановки. Это сжатие приводит к менее чем одной потере LSB в точности. Дополнительные сведения см. в разделе Сжатие таблицы подстановки.
Необязательный входной аргумент для внешнего сглаживания.
Необязательный аргумент сброса, восстанавливающий начальное значение фазового накопителя.
Необязательный выходной аргумент для текущей фазы NCO.
Учитывая время выборки, Ts и желаемое разрешение выходной частоты, Δf, вычисляют необходимый размер накопителя по 1Ts⋅Δf )).
Предполагая, что требуемая выходная частота Fo намного ниже частоты Найквиста, можно использовать приближение для шума на бит в дБ, основываясь на ложном свободном динамическом диапазоне (SFDR), и определить, насколько можно квантовать выходной сигнал накопителя. Квантованная длина слова для достижения заданного SFDR равна 126).
Для требуемой выходной частоты Fo вычислите приращение фазы, используя F0Ts2Nacc), где Nacc - длина слова квантованного накопителя. Можно задать приращение фазы с помощью свойства или входного аргумента.
При заданном фазовом смещении (в радианах) вычислите фазовое смещение, смещение
Для генерации действительных или сложных синусоидальных сигналов:
Создать dsp.HDLNCO и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.
Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.
hdlnco = dsp.HDLNCOhdlnco, который генерирует действительный или сложный синусоидальный сигнал. Амплитуда генерируемого сигнала всегда равна 1.
hdlnco = dsp.HDLNCO(Name,Value)
hdlnco = dsp.HDLNCO('NumQuantizerAccumulatorBits',12, ...
'AccumulatorWL',16);hdlnco = dsp.HDLNCO(Inc,'PhaseIncrementSource','Property')PhaseIncrement свойство имеет значение Inc, целочисленный скаляр. Чтобы использовать свойство PhaseIncrement, задайте для свойства PhaseIncreñSource значение 'Property'. Можно добавить и другие Name,Value пары до или после PhaseIncrementSource.
Объект возвращает значение формы сигнала, Yв качестве синусоидального значения, косинусного значения, комплексного экспоненциального значения или [Sine,Cosine] пара значений, в зависимости от свойства Waveform.
[ возвращает форму сигнала, Y,ValidOut] = hdlnco (ValidIn)Y, используя параметры формы сигнала из свойств, а не входных аргументов.
Чтобы использовать этот синтаксис, задайте для свойств PhaseIncreureSource, PhaseOffsetSource и DelingSource значение 'Property'. Эти свойства не зависят друг от друга. Например:
hdlnco = dsp.HDLNCO('PhaseIncrementSource','Property', ... 'PhaseIncrement',phIncr,... 'PhaseOffset',phOffset,... 'NumDitherBits',4)
[ возвращает форму сигнала, Y,ValidOut] = hdlnco(Inc,Offset,Dither,ValidIn)Y, с приращением фазы, Inc, фазовое смещение, Offset, и смешение, Dither.
Этот синтаксис применяется при задании для свойств PhaseIncreureSource, PhaseOffsetSource и DaiveSource значения 'Input port'. Эти свойства не зависят друг от друга. Можно смешивать и сопоставлять активацию этих аргументов. PhaseIncrementSource является 'Input port' по умолчанию. Например:
hdlnco = dsp.HDLNCO('PhaseOffsetSource','Input port',... 'DitherSource','Input port') for k = 1:1/Ts y(k) = hdlnco(phIncr,phOffset,ditherBits,true); end
[___] = hdlnco(___, сбрасывает значение аккумулятора, но не сбрасывает выходные выборки в трубопроводе. Если ResetAccum,ValidIn)ValidIn является trueзатем объект продолжает генерировать выходной сигнал, начиная со значения накопителя сброса.
Чтобы использовать этот синтаксис, задайте для свойства ResetAction значение 1 (true). Этот синтаксис может включать любой из аргументов из других синтаксисов.
Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
В этом примере показано, как создать HDL-совместимый источник NCO.
Запишите функцию, которая создает и вызывает системный object™ на основе требований к форме сигнала. Из этой функции можно создать ЛПВП.
Примечание.Синтаксис этого объекта выполняется только в R2016b или более поздних версиях. При использовании более ранней версии замените каждый вызов объекта эквивалентным step синтаксис. Например, заменить myObject(x) с step(myObject,x).
function yOut = HDLNCO510(validIn) %HDLNCO510 % Generates one sample of NCO waveform using the dsp.HDLNCO System object(TM) % validIn is a logical scalar value % phase increment, phase offset, and dither are fixed. % You can generate HDL code from this function. persistent nco510; if isempty(nco510) % Since calculation of the object parameters results in constant values, this % code is not included in the generated HDL. The generated HDL code for % the NCO object is initialized with the constant property values. F0 = 510; % Target output frequency in Hz dphi = pi/2; % Target phase offset df = 0.05; % Frequency resolution in Hz minSFDR = 96; % Spurious free dynamic range(SFDR) in dB Ts = 1/4000; % Sample period in seconds % Calculate the number of accumulator bits required for the frequency % resolution and the number of quantized accumulator bits to satisfy the SFDR % requirement. Nacc = ceil(log2(1/(df*Ts))); % Actual frequency resolution achieved = 1/(Ts*2^Nacc) Nqacc = ceil((minSFDR-12)/6); % Calculate the phase increment and offset to achieve the target frequency % and offset. phIncr = round(F0*Ts*2^Nacc); phOffset = 2^Nacc*dphi/(2*pi); nco510 = dsp.HDLNCO('PhaseIncrementSource','Property', ... 'PhaseIncrement',phIncr,... 'PhaseOffset',phOffset,... 'NumDitherBits',4, ... 'NumQuantizerAccumulatorBits',Nqacc,... 'AccumulatorWL',Nacc); end yOut = nco510(validIn); end
Вызовите объект для создания точек данных в синусоиде. Вход в объект является действительным управляющим сигналом.
Ts = 1/4000; y = zeros(1,1/Ts); for k = 1:1/Ts y(k) = HDLNCO510(true); end
Постройте график среднеквадратичного спектра синусоидальной волны 510 Гц, генерируемой NCO.
sa = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate',1/Ts); sa.SpectrumType = 'Power density'; sa.PlotAsTwoSidedSpectrum = false; sa(y')
Реализация NCO зависит от включения LUTCompress собственность.
Без сжатия таблицы подстановки объект использует ту же четверть-синусоидальную таблицу подстановки, что и блок NCO. Размер LUT равен 2NumQuantizerAccumulatorBits- 2×OutputWL биты.
Если не включить PhaseQuantization, то NumQuantizerAccumulatorBits=AccumulatorWL. При выборе этих параметров учитывайте влияние на память симулятора и аппаратные ресурсы.
При выборе сжатия таблицы подстановки (LUT) объект применяет метод сжатия Сандерленда. Методы Сандерленда используют тригонометрические идентичности, чтобы разделить каждую фазу четвертичной синусоидальной волны на три компонента и выразить ее как:
− sin (A) sin (B) sin (C)
Если четвертьсинусная фаза имеет Q-2 биты, то фазовые компоненты А и В имеют длину слова LA = LB =ceil((Q-2)/3). Фазовый компонент С содержит оставшиеся фазовые биты. Если фаза имеет 12 битов, то фаза четверти синуса имеет 10 битов, и компоненты определяются как:
A, четыре старших бита
B, следующие четыре бита
C, остальные два младших разряда
Учитывая относительные размеры A, B и C, уравнение может быть аппроксимировано следующим образом:
+ cosAsinC
Объект реализует это уравнение с одним LUT для B) и одним LUT sin (C). Второй член - это коэффициент тонкой коррекции, который можно усечь до меньшего числа битов без потери точности. Поэтому второй LUT возвращает четырехбитовый результат.
При размере накопителя по умолчанию, равном 16 битам, и ширине квантованной фазы по умолчанию, равной 12 битам, LUT используют биты 28 × 16 плюс 26 × 4 (4,5 kb). Для сравнения, четверть-синусная таблица поиска без сжатия использует биты 210 × 16 (16 kb). Приближение сжатия является точным в пределах одного LSB, что приводит к SNR, по меньшей мере, 60 дБ на выходе. См. [1].
[1] Cordesses, L., «Direct Digital Synthesis: A Tool for Periodic Wave Generation (Part 1)». Журнал обработки сигналов IEEE. Том 21, выпуск 4, июль 2004 года, стр. 50-54.