一种基于CORDIC算法的数字锁相放大器

摘要

本发明公开了一种基于CORDIC算法的数字锁相放大器。信号通道通过模数转换器与现场可编程门阵列相连，现场可编程门阵列对输入信号进行解调处理后经第二数模转换器输出；同时，现场可编程门阵列产生载波信号，经第一数模转换器、带通滤波器输出，为系统提供载波信号；PC控制器通过RS232串口与现场可编程门阵列相连，通过PC控制器调节载波相位、频率、幅度、偏置等达到实时调整的效果。本发明的核心模块在FPGA上实现，稳定性高、设计灵活，可以有效抑制1/f噪声和温度等引起的漂移噪声，算法精度由迭代次数和数据字长决定；通过PC控制器配置调制信号的幅度、相位和频率；参考信号为正弦波，避免了输入信号通道奇次频率的干扰；适用带宽为1Hz-20MHz。

主权项

一种基于CORDIC算法的数字锁相放大器，其特征在于包括输入信号通道(1)、模数转换器(2)、PC控制器(3)、RS232串口(4)、现场可编程门阵列(5)、第一数模转换器(6)、带通滤波器(7)、第二数模转换器(8)、模拟放大器(9)、模拟带通滤波器(10)、串口接收模块(11)、第一加法器(12)、第二加法器(13)、第一CORDIC模块(14)、第二CORDIC模块(15)、输出信号数字滤波器(16)、输出偏置调整模块(17)；信号通道(1)通过模数转换器(2)与现场可编程门阵列(5)相连，现场可编程门阵列(5)对输入信号进行解调处理后经第二数模转换器(8)输出；同时，现场可编程门阵列(5)产生载波信号，经第一数模转换器(6)、带通滤波器(7)输出，为系统提供载波信号；PC控制器(3)通过RS232串口(4)与现场可编程门阵列(5)相连，通过PC控制器(3)对载波相位、频率、幅度、偏置进行实时调节；所述的现场可编程门阵列(5)内部模块的连接关系为：PC控制器(3)通过RS232串口(4)与串口接收模块(11)相连，串口接收模块(11)的频率控制字输出经过第一加法器(12)累加后，输入至第一CORDIC模块(14)作为相位输入，同时串口接收模块(11)的幅度控制字输入至第一CORDIC模块(14)作为幅度输入，第一CORDIC模块(14)的输出经第一数模转换器(6)、带通滤波器(7)输出，为系统提供载波信号；第一加法器(12)的输出和串口接收模块(11)的相位控制字经第二加法器(13)，输入至第二CORDIC模块(15)作为相位输入，同时输入信号经模拟放大器(9)、模拟带通滤波器(10)、模数转换器(2)输入至第二CORDIC模块(15)作为幅度输入，第二CORDIC模块(15)进行解调处理后经输出信号数字滤波器(16)、输出偏置调整模块(17)、第二数/模转换器(8)输出；所述的第一CORDIC模块(14)、第二CORDIC模块(15)其内部连接关系为：上级输入x(i)经过右移i位和旋转方向系数相乘后，经第一数据选择器(18)叠加到y(i)形成y(i+1)输出；同时上级输入y(i)经过右移i位和旋转方向系数相乘后，经第二数据选择器(19)叠加到x(i)形成x(i+1)输出。