CN202886469U - 基于fpga的数字频谱分析仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于FPGA的数字频谱分析仪，包括有以下模块：前端信号处理模块；信号采集模块；FPGA芯片，该FPGA芯片包括有FFT处理器、波形显示控制模块、控制模块和存储控制模块，单片机，与控制模块控制连接，且该单片机上连接有键盘和显示屏。本实用新型利用FPGA芯片和FFT处理器的完全并行结构，实现离散快速傅里叶变换（FFT），解决了传统的频谱仪实时性差的问题。

Description

基于FPGA的数字频谱分析仪
技术领域
本实用新型属于电子应用技术领域，具体是指一种基于FPGA的数字频谱分析仪。 
背景技术
频谱分析仪是信号频域分析的重要工具，在电信设备、移动通信系统、元件测试以及信号监视等方面有着广泛的应用。现有的频谱仪主要有基于计算机处理的数字频谱分析仪和基于通用DSP处理器的数字频谱分析仪，其中基于计算机处理的数字频谱分析仪频谱分析采用软件处理，存在实时性差的缺陷；而基于通用DSP处理器的数字频谱分析仪在实时频谱分析时，由于其顺序工作方式，在高速场合往往需多片并行应用，系统的设计和编程难度较大，且成本较高。 
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种实时性好的基于FPGA的数字频谱分析仪。 
   为实现上述目的，本实用新型的技术方案是包括有以下模块： 
   前端信号处理模块，用于前端信号的耦合、滤波和低通处理；
   信号采集模块，连接于前端信号处理模块的信号输出端，将信号采集并进行A/D转换后输出；
   FPGA芯片，该 FPGA芯片包括有FFT处理器、波形显示控制模块、控制模块和存储控制模块，所述的信号采集模块的信号输出端与FFT处理器连接，所述的FFT处理器将输入信号进行时域到频域转换，并将计算结果一路输入到存储控制模块，另一路输入到波形显示控制模块，所述的波形显示控制模块连接有两路D/A转换器，该两路D/A转换器与频谱示波器连接；所述的控制模块与信号采集模块、FFT处理器以及存储控制模块控制连接，所述的存储控制模块连接有存储器；
   单片机，与控制模块控制连接，且该单片机上连接有键盘和显示屏。
进一步设置是所述的存储器为AT24C16存储器。 
本实用新型利用FPGA芯片和FFT处理器的完全并行结构，实现离散快速傅里叶变换（FFT） ，解决了传统的频谱仪实时性差的问题。 
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步介绍。 
附图说明
图1 本实用新型具体实施方式原理框图。 
具体实施方式
    下面通过实施例对本实用新型进行具体的描述，只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述实用新型的内容对本实用新型作出一些非本质的改进和调整。 
    如图1所示的本实用新型的具体实施方式，包括有以下模块： 
   前端信号处理模块，用于前端信号的耦合、滤波和低通处理；
   信号采集模块，连接于前端信号处理模块的信号输出端，将信号采集并进行AD转换后输出；
   FPGA芯片，该 FPGA芯片包括有FFT处理器、波形显示控制模块、控制模块和存储控制模块，所述的信号采集模块的信号输出端与FFT处理器连接，所述的FFT处理器将输入信号进行时域到频域转换，并将计算结果一路输入到存储控制模块，另一路输入到波形显示控制模块，所述的波形显示控制模块连接有两路D/A转换器，该两路D/A转换器与频谱示波器连接；所述的控制模块与信号采集模块、FFT处理器以及存储控制模块控制连接，所述的存储控制模块连接有存储器，该存储器优选为AT24C16存储器。；本实施例该 FPGA芯片的型号是EP3C40Q240C8。
   单片机，与控制模块控制连接，且该单片机上连接有键盘和显示屏。本实施例该单片机的型号是MSC-96系列8098单片机。 
本实用新型的工作原理是：以FPGA芯片的FFT处理器为核心，首先由前端信号处理模块对输入信号进行耦合、滤波、低通等操作，实现抗频谱混叠等目的，再通过信号采集模块进行采集和A/D转换，进入FFT处理器完成从时域到频域的转换，并将计算结果存储到存储器中，同时通过波形显示控制模块控制的两路D/A转换器将处理后的数字信号转换为模拟的频谱信号,形成垂直偏转和水平偏转控制,锯齿波驱动X轴,模拟频谱数据信号驱动Y轴,并进行严格同步扫描，最后将模拟的频谱信号显示在频谱示波器上。用户可以通过单片机进行参数设定及时序控制，同时可以通过液晶显示器了解当前系统的工作状态信息。 

Claims (2)

1.一种基于FPGA的数字频谱分析仪，其特征在于包括有以下模块：
   前端信号处理模块，用于前端信号的耦合、滤波和低通处理；
   信号采集模块，连接于前端信号处理模块的信号输出端，将信号采集并进行A/D转换后输出；
   FPGA芯片，该 FPGA芯片包括有FFT处理器、波形显示控制模块、控制模块和存储控制模块，所述的信号采集模块的信号输出端与FFT处理器连接，所述的FFT处理器将输入信号进行时域到频域转换，并将计算结果一路输入到存储控制模块，另一路输入到波形显示控制模块，所述的波形显示控制模块连接有两路D/A转换器，该两路D/A转换器与频谱示波器连接；所述的控制模块与信号采集模块、FFT处理器以及存储控制模块控制连接，所述的存储控制模块连接有存储器；
   单片机，与控制模块控制连接，且该单片机上连接有键盘和显示屏。
2.  根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字频谱分析仪，其特征在于：所述的存储器为AT24C16存储器。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105181107A (zh) * 2015-09-08 2015-12-23 国家海洋技术中心 一种高分辨率水声信号实时频谱分析系统
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