[发明专利]基于FPGA的实时频谱分析方法

说明书

本发明特别涉及一种基于FPGA的实时频谱分析方法，包括如下步骤：(A)对接收到的中频信号进行加窗处理避免频谱泄露；(B)对加窗后的信号进行快速傅里叶变换；(C)对快速傅里叶变换后数据的模取对数，得到信号的功率谱数据；(D)进行功率校准，获得预处理数据；(E)建立一个M*N大小的矩阵；(F)将步骤D得到的预处理数据根据幅度和频率导入矩阵中，并统计每个元素出现的次数；(G)将矩阵输出至上位机中，上位机以频率为横坐标、幅度为纵坐标、颜色表示次数多少的方式进行着色并显示。本方法可实现对输入信号进行实时无漏频谱分析，分析效果非常好，方便用户直观分析，还能实现对瞬态跳变信号的频谱捕获及分析，适用性很广。

技术领域

本发明涉及基于FPGA的实时频谱分析方法领域，特别涉及一种基于FPGA的实时频谱分析方法。

背景技术

随着电子信息技术的进步和各种调制方式的发展，电磁环境日益复杂。现有的通信信号、雷达信号等都是时变信号，特别是针对占空比非常小的脉冲信号，采用传统的频谱分析方式很难做到实时无漏捕获。如果对这些信号进行捕获及分析，是目前频谱分析及信号侦察方面的关键技术之一。

目前针对快速频率扫描，大部分接收机都采用了宽带FFT的方式进行，某些接收机甚至针对每一频点带宽内进行连续FFT变换以捕获任意时刻都可能会出现的时变信号。但是受限于后端的总线速度及处理显示压力，无法将所有经过FFT变换后的频谱数据都同时显示，只能进行间隔显示，如图1所示，从而导致用户无法直观判断所捕获到的信号特征。另外，用户需要从海量的频谱数据中找到所需要的信号也是一大难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的实时频谱分析方法，可以实现实时无漏频谱分析且能够直观的显示出来。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于FPGA的实时频谱分析方法，包括如下步骤：(A)对接收到的中频信号进行加窗处理避免频谱泄露；(B)对加窗后的信号进行快速傅里叶变换；(C)对快速傅里叶变换后数据的模取对数，得到信号的功率谱数据；(D)进行功率校准，获得预处理数据；(E)建立一个M*N大小的矩阵，并将矩阵中所有元素初始化为0；(F)将步骤D得到的预处理数据根据幅度和频率导入矩阵中，并统计每个元素出现的次数；(G)将矩阵输出至上位机中，上位机以频率为横坐标、幅度为纵坐标、颜色表示次数多少的方式进行着色并显示。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：这里综合利用了FFT(即快速傅里叶变换)计算、统计矩阵建立、统计矩阵刷新以及统计矩阵输出显示，实现对输入信号进行实时无漏频谱分析，分析效果非常好，并且，通过着色显示，方便用户直观分析；另外，本方法还能实现对瞬态跳变信号的频谱捕获及分析，适用性很广。

附图说明

图1是传统频谱数据采集分析流程图；

图2是本发明的预处理流程图；

图3是实时频谱数据处理流程图；

图4是矩阵输出数据流程控制图；

图5是实施频谱分析显示示意图。

具体实施方式

下面结合图2至图5，对本发明做进一步详细叙述。