[发明专利]一种基于大点数FFT电路的频谱获取方法

说明书

本发明公开了一种基于大点数FFT电路的频谱获取方法，离散周期信号经过奇偶分为两路信号，通过FFT电路并得到相应的结果，对FFT电路输出的结果进行一系列的分路、延迟、实部虚部转换、复数乘法以及加减法操作，最终得出该周期信号的频谱图；本发明对离散周期信号进行分路处理，极大的降低了数字电路对于时钟的要求，同时有效的减少了FFT变换对于资源的需求，在实际工程应用中对于资源与时序紧凑的场合有着极大的优势。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于大点数FFT电路的频谱获取方法。

背景技术

离散傅里叶变换(DFT)是数字信号处理中非常有用的一种变换，它是频域也离散化的一种傅里叶变换。在时域与频域均离散化的情况下，极大的方便了计算机对时、频两个域的计算。由于直接计算DFT变换的计算复杂度太高，消耗资源较多，所以通常选择使用计算复杂度较低的快速傅里叶变换。

快速傅里叶变换(FFT)相对DFT算法在很大程度上优化了信号处理时的计算复杂度，但在实际的工程上，仍存在资源消耗太大的问题，比如在某些实际电路中，输入的实部与虚部的复数乘法均消耗了资源，然而自然界中只存在实数信号，故虚部的乘法资源被无故浪费。

目前采样率的不断提升，数据传输速率也在不断加快，处理器往往不能满足实时计算的需求，并且由于硬件存储器端口吞吐率的限制，大多数FFT计算都采取了串行处理的方法，在处理大点数FFT运算时，由于计算量的增加，所需要的总周期数大幅度增加，在处理器时钟频率有限条件下，不适合大吞吐量架构的设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于大点数FFT电路的频谱获取方法，依据快速傅里叶变换的规则，实现N点数的快速傅里叶变换，进而获取输入信号的频谱。

为实现上述发明目的，本发明一种基于大点数FFT电路的频谱获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、将离散周期信号为：x(n)＝x(n+rN)输入至大点数FFT电路，其中，N为离散周期信号的周期长度，N＝2^L，L为正整数；r为任意整数；n为非负整数，且n小于N；

(2)、对x(n)进行奇偶分解

将x(n)通过异步FIFO，将其分解为x(2m)与x(2m+1)两路信号，其中，

(3)、将已经分解的x(2m)与x(2m+1)以y(m)＝x(2m)+jx(2m+1)的格式进行N/2点的FFT变换，并输出相应频谱值Y(k)，

(4)、将频谱值Y(k)分为两路，一路在前N/2个时钟周期内将Y(k)送入RAM，并且在后N/2个时钟周期内通过对RAM寻址，取出Y(N/2-k)，并对其求共轭得到Y^*(N/2-k)；另一路直接送入相应的延时器，通过延时器对Y(k)进行延时处理，使延时后的Y(k)_delay与Y^*(N/2-k)对齐；

(5)、将Y(k)_delay与Y^*(N/2-k)送入加法器，加法器的输出值除2，从而得到X(k)_even；

同时将Y(k)_delay与Y^*(N/2-k)送入减法器，减法器的输出值除2，再将其结果的虚部与实部互换，然后求共轭得到X(k)_odd；

(6)、计算x(n)的频谱

(6.1)、将X(k)_odd与旋转因子相乘，输出同时通过计数器确定X(k)_odd与相乘的延时；