[发明专利]基于FPGA的高效信号分析系统、方法以及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的高效信号分析系统、方法以及存储介质，所述系统包括FPGA、捷变频子卡，FPGA内部包括配置模块、积累模式控制模块、FFT分析模块、频谱积累模块；所述频谱积累模块包括读写控制器以及从前至后依次连接的数据相加层、FIFO，所述FFT分析模块用于输出FFT数据fsubgt;a,b/subgt;至数据相加层；所述FIFO与读写控制器连接，所述FIFO的输出端包括两个分支，且分别与数据相加层连接，其中一个分支用于输出ksubgt;b/subgt;至数据相加层。本发明设计出一个基于流水线工作结构的积累模块，本发明FPGA实现较为简单且操作使用更加灵活。本发明同样也易于移植到其它的数字信号处理系统中，具有较好的实用性。

技术领域

本发明属于信号检测分析的技术领域，具体涉及一种基于FPGA的高效信号分析系统、方法以及存储介质。

背景技术

FPGA即现场可编辑逻辑门阵列，开发者通过软件手段对FPGA芯片内部的逻辑单元进行合理选择并配置，实现所需功能的数字集成电路。FPGA具有强大的可编辑能力，如果FPGA内部的资源足够多，开发者可以利用FPGA生成任何逻辑功能。FPGA的应用领域较为广泛，涉及通信领域，数字信号处理领域，图像处理领域，高速接口涉及领域，人工智能领域，IC验证领域等。现有的高效信号分析尝尝需要用到计数器的频谱累积模型，然而计数器的使用使信号分析响效率降低，因此，本发明提供了一个基于FPGA的高效信号分析的方案，本发明主要是在FPGA内部实现对ADRV9009采集的数字信号进行频谱分析；频谱分析主要是使用FFT算法完成信号从时域到频域的变换；为了在不增加FFT长度条件下提高频谱的分辨率，将会对频谱进行多次的积累；为了积累过程实现简单且积累结果能够便捷高效的使用，对频谱积累部分进行优化设计，实现了一个基于FPGA的高效信号分析模块。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的高效信号分析系统、方法以及存储介质，旨在解决上述问题。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一个基于FPGA的高效信号分析系统，包括FPGA、捷变频子卡，所述FPGA内部包括配置模块、积累模式控制模块、FFT分析模块、频谱积累模块；所述FPGA通过SPI连接捷变频子卡，所述捷变频子卡用于向FPGA传输数字信号；所述FFT分析模块、积累模式控制模块分别与频谱积累模块连接，所述FFT分析模块用于对传输的数字信号进行FFT变换，所述积累模式控制模块用于根据当前的积累模式选择对应的控制指令送入频谱积累模块，所述频谱积累模块包括读写控制器以及从前至后依次连接的数据相加层、FIFO，所述FFT分析模块用于输出FFT数据f_a,b至数据相加层，其中：a表示当前输出为第a个帧，a＝1,2,3,…；b表示在该帧中的序号，b＝0,1,2,…,1022,1023；所述FIFO与读写控制器连接，所述FIFO的输出端包括两个分支，且分别与数据相加层连接，其中一个分支用于输出k_b至数据相加层；所述数据相加层用于实现以下公式：

其中，N为积累次数，N的取值为2的幂次方。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述捷变频子卡的型号为ADRV9009，所述FPGA的型号为Zynq7045。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一个基于FPGA的高效信号分析方法，采用上述的系统进行，包括以下步骤：

步骤S100：所述捷变频子卡在工作模式下向FPGA传输数字信号；

步骤S200：所述FPGA接收数字信号后，首先进入FFT分析模块，对数据进行FFT变换，所述FFT分析模块输出FFT值，该值记作f_a,b，并输出至频谱积累模块；