[發明專利]基于FPGA的實時頻譜分析方法

在審

• 申請號: 201810502744.1
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108680787A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 龐豪;鄒洋;鄧耀輝
• 申請（專利權）人: 成都玖錦科技有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 成都坤倫厚樸專利代理事務所(普通合伙) 51247
• 代理人: 劉坤

本發明特別涉及一種基于FPGA的實時頻譜分析方法，包括如下步驟：(A)對接收到的中頻信號進行加窗處理避免頻譜泄露；(B)對加窗后的信號進行快速傅里葉變換；(C)對快速傅里葉變換后數據的模取對數，得到信號的功率譜數據；(D)進行功率校準，獲得預處理數據；(E)建立一個M*N大小的矩陣；(F)將步驟D得到的預處理數據根據幅度和頻率導入矩陣中，并統計每個元素出現的次數；(G)將矩陣輸出至上位機中，上位機以頻率為橫坐標、幅度為縱坐標、顏色表示次數多少的方式進行著色并顯示。本方法可實現對輸入信號進行實時無漏頻譜分析，分析效果非常好，方便用戶直觀分析，還能實現對瞬態跳變信號的頻譜捕獲及分析，適用性很廣。

技術領域

本發明涉及基于FPGA的實時頻譜分析方法領域，特別涉及一種基于FPGA的實時頻譜分析方法。

背景技術

隨著電子信息技術的進步和各種調制方式的發展，電磁環境日益復雜。現有的通信信號、雷達信號等都是時變信號，特別是針對占空比非常小的脈沖信號，采用傳統的頻譜分析方式很難做到實時無漏捕獲。如果對這些信號進行捕獲及分析，是目前頻譜分析及信號偵察方面的關鍵技術之一。

目前針對快速頻率掃描，大部分接收機都采用了寬帶FFT的方式進行，某些接收機甚至針對每一頻點帶寬內進行連續FFT變換以捕獲任意時刻都可能會出現的時變信號。但是受限于后端的總線速度及處理顯示壓力，無法將所有經過FFT變換后的頻譜數據都同時顯示，只能進行間隔顯示，如圖1所示，從而導致用戶無法直觀判斷所捕獲到的信號特征。另外，用戶需要從海量的頻譜數據中找到所需要的信號也是一大難點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于FPGA的實時頻譜分析方法，可以實現實時無漏頻譜分析且能夠直觀的顯示出來。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種基于FPGA的實時頻譜分析方法，包括如下步驟：(A)對接收到的中頻信號進行加窗處理避免頻譜泄露；(B)對加窗后的信號進行快速傅里葉變換；(C)對快速傅里葉變換后數據的模取對數，得到信號的功率譜數據；(D)進行功率校準，獲得預處理數據；(E)建立一個M*N大小的矩陣，并將矩陣中所有元素初始化為0；(F)將步驟D得到的預處理數據根據幅度和頻率導入矩陣中，并統計每個元素出現的次數；(G)將矩陣輸出至上位機中，上位機以頻率為橫坐標、幅度為縱坐標、顏色表示次數多少的方式進行著色并顯示。

與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：這里綜合利用了FFT(即快速傅里葉變換)計算、統計矩陣建立、統計矩陣刷新以及統計矩陣輸出顯示，實現對輸入信號進行實時無漏頻譜分析，分析效果非常好，并且，通過著色顯示，方便用戶直觀分析；另外，本方法還能實現對瞬態跳變信號的頻譜捕獲及分析，適用性很廣。

附圖說明

圖1是傳統頻譜數據采集分析流程圖；

圖2是本發明的預處理流程圖；

圖3是實時頻譜數據處理流程圖；

圖4是矩陣輸出數據流程控制圖；

圖5是實施頻譜分析顯示示意圖。

具體實施方式

下面結合圖2至圖5，對本發明做進一步詳細敘述。