NCO

Сгенерируйте действительные или сложные синусоидальные сигналы

Библиотека:
Системный тулбокс DSP/сигнальные операции
Системный тулбокс/источники DSP

Описание

Блок NCO генерирует многоканальный действительный или комплексный синусоидальный сигнал с независимыми частотой и фазой в каждом выходном канале. Амплитуда созданного сигнала всегда 1. Блок NCO поддерживает только действительные входы. Все выходы действительны, кроме выхода сигнала в Complex exponential режим. Для получения дополнительной информации о том, как блок вычисляет выход, см. Алгоритмы.

Чтобы создать многоканальный выход, задайте вектор величину для параметров Phase increment и Phase offset. Оба параметра должны иметь одинаковую длину, которая определяет количество выхода каналов. Каждый элемент каждого вектора применяется к другому выходному каналу.

Порты

Вход

расширить все

`inc` - Шаг фазы
скалярный вектор |

Сигнал шага фазы, заданный как действительный скаляр или вектор. Вход должен иметь целочисленный тип данных или тип данных с фиксированной точкой с нулевой длиной дроби. Размерности сигнала шага фазы зависят от того, как вы принимаете решение задать параметр Phase offset:

Когда вы задаете Phase offset в диалоговом окне блока, Phase increment должен быть скаляром или вектором с той же длиной, что и Phase offset значение. Блок применяет каждый элемент вектора к другому каналу, и поэтому длина вектора определяет количество выхода каналов.
Когда вы задаете Phase offset через порт входа, порт offset рассматривает каждый столбец входа как независимый канал. Длина Phase increment должна равняться количеству столбцов на входе для порта offset.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Phase increment source равным Input port.

`offset` - Смещение фазы
скаляр | вектор | матрица

Сигнал смещения фазы, заданный как действительный скаляр, вектор или полная матрица. Вход должен иметь целочисленный тип данных или тип данных с фиксированной точкой с нулевой длиной дроби. Блок рассматривает каждый столбец входа в порт смещения как независимый канал. Количество каналов в смещении фазы должно совпадать с количеством каналов во входе данных. Для каждой системы координат входного сигнала блок может применить различные смещения фазы к каждой выборке и каналу.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Phase offset source равным Input port.

Выход

расширить все

`sin` - Синус выходной
скаляр | вектор | матрица

Синусоидальный выходной сигнал, заданный как скаляр, вектор или матрица. Можно задать тип данных сигнала с помощью параметра Output data type.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Output signal равным Sine или Sine and cosine.

Типы данных: single | double | fixed point

`cos` - Выход косинуса
скаляр | вектор | матрица

Косинусоидальный выходной сигнал задан как скаляр, вектор или матрица. Можно задать тип данных сигнала, используя параметр Output Data Type.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Output signal равным Cosine или Sine and cosine.

Типы данных: single | double | fixed point

`exp` - Комплексная экспоненциальная
скаляр | вектор | матрица

Комплексный экспоненциальный выход, заданный как скаляр, вектор или матрица. Можно задать тип данных сигнала, используя параметр Output Data Type.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Output signal равным Complex exponential.

Типы данных: single | double | fixed point
Поддержка комплексного числа: Да

`Qerr` - Ошибка квантования фазы
скаляр | вектор | матрица

Ошибка квантования фазы, заданная как скаляр, вектор или матрица.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите флажок Show phase quantization error port.

Параметры

расширить все

Главный

Фаза параметров сумматора

`Phase increment source` - Источник значения шага фазы
`Specify via dialog` | `Input port`

Выберите способ задания шага фазы. Шаг фазы может быть получен из порта входа или из параметра диалогового окна.

Если вы выбираете Input portна значке блока появляется inc входной порт.
Если вы выбираете Specify via dialog, появляется параметр Phase increment.

Зависимости

Когда блок приходит из библиотеки Signal Operations, значение по умолчанию параметра Phase increment Source Input port.

Когда блок поступает из библиотеки Sources, значение по умолчанию параметра Phase increment Source Specify via dialog.

`Phase increment` - Значение шага фазы
`100` (по умолчанию) | скалярный вектор |

Задайте шаг фазы как целочисленный скаляр или вектор. Разрешены только целочисленные типы данных, включая типы данных с фиксированной точкой и нулевой длиной дроби. Размерности шага фазы зависят от смещения фазы:

Когда вы задаете смещение фазы в диалоговом окне блока, шаг фазы должен быть скаляром или вектором с той же длиной, что и смещение фазы. Блок применяет каждый элемент вектора к другому каналу, и поэтому длина вектора определяет количество выхода каналов.
Когда вы задаете смещение фазы через вход порт, порт смещения рассматривает каждый столбец входа как независимый канал. Длина шага фазы должна равняться количеству столбцов на входе для порта смещения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Phase increment source равным Specify via dialog.

`Phase offset source` - Источник смещения фазы
`Specify via dialog` (по умолчанию) | `Input port`

Выберите способ задания смещения фазы. Смещение фазы может происходить из порта входа или из диалогового окна.

Если вы выбираете Input portпорт offset появляется на значке блока.
Если вы выбираете Specify via dialog, появляется параметр Phase offset.

`Phase offset` - Значение смещения фазы
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор |

Задайте смещение фазы как целочисленный скаляр или вектор. Разрешены только целочисленные типы данных, включая типы данных с фиксированной точкой и нулевой длиной дроби. Когда вы задаете смещение фазы с помощью этого параметра диалогового окна, это должен быть скаляр или вектор с той же длиной, что и шаг фазы. Скаляры расширяются до вектора с той же длиной, что и шаг фазы. Каждый элемент вектора смещения фазы применяется к другому каналу входа, и поэтому длина вектора определяет количество выхода каналов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Phase offset source равным Specify via dialog.

`Add internal dither` - Добавить внутреннюю диафрагму
`on` (по умолчанию) | `off`

Выберите, чтобы добавить внутреннюю дитеринг к алгоритму NCO. Ditering добавляется с помощью PN Sequence Generator (Communications Toolbox) из продукта Communications Toolbox™.

`Number of dither bits` - Количество dither
`4` (по умолчанию) | положительное целое число

Задайте количество бит dither в виде положительного целого числа.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите флажок Add internal dither.

`Quantize phase` - Включить квантование накопленной фазы
`on` (по умолчанию) | `off`

Чтобы включить квантование накопленной фазы, установите этот флажок.

`Number of quantized accumulator bits` - Количество квантованных двоичных разрядов аккумулятора
`12` (по умолчанию) | целочисленный скаляр

Задайте количество квантованных двоичных разрядов аккумулятора как скаляр целое число, больше единицы и меньше, чем размер слова аккумулятора. Это значение определяет количество записей в интерполяционной таблице.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите флажок Quantize phase.

`Show phase quantization error port` - Выходная ошибка квантования
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите для вывода ошибки квантования фазы. При установке этого флажка на значке блока появляется Qerr порт.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите флажок Quantize phase.

Выходные параметры

`Output signal` - Выходной сигнал
`Sine` (по умолчанию) | `Cosine` | `Complex exponential` | `Sine and cosine`

Выберите, выводит ли блок Sine, Cosine, Complex exponential, или и то, и другое Sine and cosine сигналы. Если вы выбираете Sine and cosine, эти два сигнала выводятся на различные порты.

`Sample time` - Выходной период дискретизации
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Когда блок действует как источник, задайте шаг расчета в секундах как положительная скалярная величина.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, и Phase increment source, и Phase offset source должны быть установлены на Specify via dialog. Когда либо шаг фазы, либо смещение фазы поступают через входной порт блока, шаг расчета наследуется, и этот параметр не отображается.

`Samples per frame` - Выборки по системам координат
`1` (по умолчанию) | положительное целое число

Задайте количество выборок на систему координат как положительное целое число. Когда значение больше единицы, шаг фазы и смещение фазы могут варьироваться от канала к каналу и от системы координат к системе координат, но они постоянны вдоль каждого канала в данной системе координат.

Когда входной порт смещения фазы существует, он имеет тот же статус системы координат, что и любой существующий выходной порт. Когда входной порт с шагом фазы существует, он не поддерживает системы координат.

Зависимости

Чтобы включить этот набор параметров Phase increment source и/или Phase offset source к Specify via dialog.

Типы данных

`Rounding mode` - Метод округления
`Floor` (по умолчанию)

Это свойство доступно только для чтения.

Когда вход является фиксированной точкой, блок NCO всегда использует режим округления Floor.

`Overflow mode` - Метод переполнения
`Wrap` (по умолчанию)

Это свойство доступно только для чтения.

Когда вход является фиксированной точкой, блок NCO всегда использует режим переполнения Wrap.

`Accumulator Word Length` - размер слова аккумулятора
`16` (по умолчанию) | целое число от 2 до 128

Задайте Word length для Accumulator как положительное целое число от 2 до 128. Этот Data Type всегда Binary point scalingи Fraction length всегда 0.

`Output Data Type` - Тип выходных данных
`double` (по умолчанию) | `single` | `Binary point scaling`

Задайте Data Type для Output блоков.

Выберите double или single для реализации с плавающей точкой.
Когда вы выбираете Binary point scaling, можно ввести размер слова и длину дроби выхода, в битах.

Примечание

Интерполяционная таблица для этого блока построена из значений с плавающей точностью с двойной точностью. Таким образом, максимальная точность, которую вы можете достичь в своем выходе, составляет 53 бита. Установка размера слова типа Output данных более 53 биты не улучшает точность выхода.

`Output Word Length` - Выход слова
`16` (по умолчанию) | целое число от 2 до 128

Задайте Word length для блока Output как положительное целое число от 2 до 128.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Data Type для Output равным Binary point scaling.

`Output Fraction Length` - Выход дроби
`14` (по умолчанию) | целое число

Задайте Fraction length для блока Output как скаляр целое число.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Data Type для Output равным Binary point scaling.

Характеристика NCO

Панель NCO Characterization предоставляет подробные данные о NCO-сигнале, реализуемом блоком только для чтения:

`Number of data points for lookup table` - Число точек в интерполяционной таблице
по умолчанию нет

Интерполяционная таблица реализована как синусоидальная таблица с четвертью волны. Количество точек данных интерполяционной таблицы определяется

$2^{количество квантованных двоичных разрядов аккумулятора - 2} + 1$

Пример: 1025

`Quarter wave sine lookup table size` - Размер интерполяционной таблицы синуса на четверть волны
по умолчанию нет

Размер интерполяционной таблицы синуса четвертой волны задан как

$\frac{(number of data points for lookup table) \cdot (output word length)}{8} байты$

Пример: 2050 байт

`Theoretical spurious free dynamic range` - Ложная свободная динамическая область значений
по умолчанию нет

Паразитная свободная динамическая область значений (SFDR) вычисляется следующим образом для интерполяционной таблицы с $2^{P}$ записи:

$\begin{array}{l} S F D R = (6 P) дБ без dither \\ S F D R = (6 P + 12) дБ с dither \end{array}$

Пример: 84 дБк

`Frequency resolution` - Частотное разрешение
по умолчанию нет

Разрешение частоты является наименьшим возможным инкрементальным изменением частоты и определяется:

$Δ f = \frac{1}{T_{s} \cdot 2^{N}} Hz$

Пример: 15.2588 uHz

Зависимости

Разрешение частоты появляется только, когда вы задаете Phase increment source и Phase offset source Specify via dialog.

Примеры моделей

Цифровой преобразователь GSM в Simulink

Симулируйте установившееся поведение цифрового преобразователя частоты с фиксированной точкой для преобразования основной полосы частот GSM (Глобальной системы для мобильных устройств). Пример модели использует блоки из Simulink ® и DSP System Toolbox™, чтобы эмулировать операцию TI GC4016 Quad Digital Down Converter (DDC).

Проектирование исходного блока NCO

Этот пример модели показывает, как спроектировать исходный блок NCO из предопределенных спецификаций.

Характеристики блоков

Типы данных	`fixed point` \| `integer`
Прямое сквозное соединение	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Алгоритмы

Блок реализует алгоритм, как показано на следующей схеме:

Реализация численно управляемого генератора (NCO) имеет две отдельные части. Во-первых, фазовый аккумулятор накапливает шаг фазы и складывает смещение фазы. На этом этапе также может быть добавлен дополнительный внутренний dither. Выход NCO затем вычисляется путем квантования результатов секции аккумулятора фазы и использования их, чтобы выбрать значения из интерполяционной таблицы. Поскольку интерполяционная таблица содержит конечный набор записей, в своем режиме normal mode работы NCO блок позволяет числовым значениям сумматора переполняться и оборачиваться. Затем инфраструктура Fixed-Point приводит к появлению предупреждений о переполнении в командной строке. Это переполнение не имеет никакого последствия.

Учитывая необходимый выход частоту F 0, вычислите значение Phase increment параметров блоков с

$p h a s e i n c r e m e n t = (\frac{F_{0} \cdot 2^{N}}{F_{s}})$

где N - размер слова аккумулятора, и

$F_{s} = \frac{1}{T_{s}} = \frac{1}{s a m p l e t i m e}$

Разрешение частоты NCO определяется

$Δ f = \frac{1}{T_{s} \cdot 2^{N}} Hz$

Учитывая желаемое смещение фазы (в радианах), вычислите Phase offset параметров блоков с

$p h a s e o f f s e t = \frac{2^{N} \cdot d e s i r e d p h a s e o f f s e t}{2 π}$

Паразитная свободная динамическая область значений (SFDR) оценивается следующим образом для интерполяционной таблицы с $2^{P}$ записи, где P количество квантованных двоичных разрядов аккумулятора:

$\begin{array}{l} S F D R = (6 P) дБ без dither \\ S F D R = (6 P + 12) дБ с dither \end{array}$

Блок NCO использует метод интерполяционной таблицы с четвертью волны, который хранит значения таблицы от 0 до Блок вычисляет другие значения по запросу, используя тип данных аккумулятора, затем переводит их в тип выходных данных. Это может привести к эффектам квантования в пределах области значений заданного типа данных. Для примера рассмотрим случай, когда вы ожидаете, что значение синусоиды будет -1 в Поскольку значение интерполяционной таблицы в этой точке должно быть вычислено, блок может не дать точно -1, в зависимости от точности аккумулятора и типов выходных данных.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Сгенерированный код опирается на memcpy или memset функции (string.h) при определенные обстоятельства.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

HDL Coder™ предоставляет дополнительные опции строения, которые влияют на реализацию HDL и синтезированную логику.

Поддержка HDL для блока NCO будет удалена в следующем релизе. Вместо этого используйте блок NCO HDL Optimized.

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

Следующая схема показывает типы данных, используемые в блоке NCO.

Можно задать типы данных аккумулятора и вывода в диалоговом окне блока, как обсуждается в Типах данных.
Примечание
Интерполяционная таблица для этого блока построена из значений с плавающей точностью с двойной точностью. Таким образом, максимальная точность, которую вы можете достичь в своем выходе, составляет 53 бита. Установка размера слова типа Output данных более 53 биты не улучшает точность выхода.
Шаг фазы и входов смещения фазы должны быть целыми числами или типами данных с фиксированной точкой с нулевой длиной дроби.
Вы задаете количество квантованных двоичных разрядов аккумулятора в параметре Number of quantized accumulator bits.
Размер слова ошибки квантования фазы равен размеру слова аккумулятора минус количество квантованных двоичных разрядов аккумулятора, и длина дроби равна нулю.

См. также

Блоки

Digital Down-Converter | Digital Up-Converter | Sine Wave | PN Sequence Generator (Communications Toolbox)

Документация

NCO

Описание

Порты

Вход

inc - Шаг фазы скалярный вектор |

Зависимости

offset - Смещение фазы скаляр | вектор | матрица

Зависимости

Выход

sin - Синус выходной скаляр | вектор | матрица

Зависимости

cos - Выход косинуса скаляр | вектор | матрица

Зависимости

exp - Комплексная экспоненциальная скаляр | вектор | матрица

Зависимости

Qerr - Ошибка квантования фазы скаляр | вектор | матрица

Зависимости

Параметры

Главный

Phase increment source - Источник значения шага фазы Specify via dialog | Input port

Зависимости

Phase increment - Значение шага фазы 100 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Зависимости

Phase offset source - Источник смещения фазы Specify via dialog (по умолчанию) | Input port

Phase offset - Значение смещения фазы 0 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Зависимости

Add internal dither - Добавить внутреннюю диафрагму on (по умолчанию) | off

Number of dither bits - Количество dither 4 (по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Quantize phase - Включить квантование накопленной фазы on (по умолчанию) | off

Number of quantized accumulator bits - Количество квантованных двоичных разрядов аккумулятора 12 (по умолчанию) | целочисленный скаляр

Зависимости

Show phase quantization error port - Выходная ошибка квантования off (по умолчанию) | on

Зависимости

Output signal - Выходной сигнал Sine (по умолчанию) | Cosine | Complex exponential | Sine and cosine

Sample time - Выходной период дискретизации 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Samples per frame - Выборки по системам координат 1 (по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Типы данных

Rounding mode - Метод округления Floor (по умолчанию)

Overflow mode - Метод переполнения Wrap (по умолчанию)

Accumulator Word Length - размер слова аккумулятора 16 (по умолчанию) | целое число от 2 до 128

Output Data Type - Тип выходных данных double (по умолчанию) | single | Binary point scaling

Output Word Length - Выход слова 16 (по умолчанию) | целое число от 2 до 128

Зависимости

Output Fraction Length - Выход дроби 14 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

Характеристика NCO

Number of data points for lookup table - Число точек в интерполяционной таблице по умолчанию нет

Quarter wave sine lookup table size - Размер интерполяционной таблицы синуса на четверть волны по умолчанию нет

Theoretical spurious free dynamic range - Ложная свободная динамическая область значений по умолчанию нет

Frequency resolution - Частотное разрешение по умолчанию нет

Зависимости

Примеры моделей

Цифровой преобразователь GSM в Simulink

Проектирование исходного блока NCO

Характеристики блоков

Алгоритмы

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Генерация HDL-кода Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

Преобразование с фиксированной точкой Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Блоки

Объекты

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`inc` - Шаг фазы
скалярный вектор |

`offset` - Смещение фазы
скаляр | вектор | матрица

`sin` - Синус выходной
скаляр | вектор | матрица

`cos` - Выход косинуса
скаляр | вектор | матрица

`exp` - Комплексная экспоненциальная
скаляр | вектор | матрица

`Qerr` - Ошибка квантования фазы
скаляр | вектор | матрица

`Phase increment source` - Источник значения шага фазы
`Specify via dialog` | `Input port`

`Phase increment` - Значение шага фазы
`100` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Phase offset source` - Источник смещения фазы
`Specify via dialog` (по умолчанию) | `Input port`

`Phase offset` - Значение смещения фазы
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Add internal dither` - Добавить внутреннюю диафрагму
`on` (по умолчанию) | `off`

`Number of dither bits` - Количество dither
`4` (по умолчанию) | положительное целое число

`Quantize phase` - Включить квантование накопленной фазы
`on` (по умолчанию) | `off`

`Number of quantized accumulator bits` - Количество квантованных двоичных разрядов аккумулятора
`12` (по умолчанию) | целочисленный скаляр

`Show phase quantization error port` - Выходная ошибка квантования
`off` (по умолчанию) | `on`

`Output signal` - Выходной сигнал
`Sine` (по умолчанию) | `Cosine` | `Complex exponential` | `Sine and cosine`

`Sample time` - Выходной период дискретизации
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Samples per frame` - Выборки по системам координат
`1` (по умолчанию) | положительное целое число

`Rounding mode` - Метод округления
`Floor` (по умолчанию)

`Overflow mode` - Метод переполнения
`Wrap` (по умолчанию)

`Accumulator Word Length` - размер слова аккумулятора
`16` (по умолчанию) | целое число от 2 до 128

`Output Data Type` - Тип выходных данных
`double` (по умолчанию) | `single` | `Binary point scaling`

`Output Word Length` - Выход слова
`16` (по умолчанию) | целое число от 2 до 128

`Output Fraction Length` - Выход дроби
`14` (по умолчанию) | целое число

`Number of data points for lookup table` - Число точек в интерполяционной таблице
по умолчанию нет

`Quarter wave sine lookup table size` - Размер интерполяционной таблицы синуса на четверть волны
по умолчанию нет

`Theoretical spurious free dynamic range` - Ложная свободная динамическая область значений
по умолчанию нет

`Frequency resolution` - Частотное разрешение
по умолчанию нет

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.