[發明專利]一種基于大點數FFT電路的頻譜獲取方法

有效

• 申請號: 202010419504.2
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111597498B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 宮珣;高博;王培丞;童玲;劉玉凱;高鑫宜
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種基于大點數FFT電路的頻譜獲取方法，離散周期信號經過奇偶分為兩路信號，通過FFT電路并得到相應的結果，對FFT電路輸出的結果進行一系列的分路、延遲、實部虛部轉換、復數乘法以及加減法操作，最終得出該周期信號的頻譜圖；本發明對離散周期信號進行分路處理，極大的降低了數字電路對于時鐘的要求，同時有效的減少了FFT變換對于資源的需求，在實際工程應用中對于資源與時序緊湊的場合有著極大的優勢。

技術領域

本發明屬于數字信號處理技術領域，更為具體地講，涉及一種基于大點數FFT電路的頻譜獲取方法。

背景技術

離散傅里葉變換(DFT)是數字信號處理中非常有用的一種變換，它是頻域也離散化的一種傅里葉變換。在時域與頻域均離散化的情況下，極大的方便了計算機對時、頻兩個域的計算。由于直接計算DFT變換的計算復雜度太高，消耗資源較多，所以通常選擇使用計算復雜度較低的快速傅里葉變換。

快速傅里葉變換(FFT)相對DFT算法在很大程度上優化了信號處理時的計算復雜度，但在實際的工程上，仍存在資源消耗太大的問題，比如在某些實際電路中，輸入的實部與虛部的復數乘法均消耗了資源，然而自然界中只存在實數信號，故虛部的乘法資源被無故浪費。

目前采樣率的不斷提升，數據傳輸速率也在不斷加快，處理器往往不能滿足實時計算的需求，并且由于硬件存儲器端口吞吐率的限制，大多數FFT計算都采取了串行處理的方法，在處理大點數FFT運算時，由于計算量的增加，所需要的總周期數大幅度增加，在處理器時鐘頻率有限條件下，不適合大吞吐量架構的設計。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于大點數FFT電路的頻譜獲取方法，依據快速傅里葉變換的規則，實現N點數的快速傅里葉變換，進而獲取輸入信號的頻譜。

為實現上述發明目的，本發明一種基于大點數FFT電路的頻譜獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、將離散周期信號為：x(n)＝x(n+rN)輸入至大點數FFT電路，其中，N為離散周期信號的周期長度，N＝2^L，L為正整數；r為任意整數；n為非負整數，且n小于N；

(2)、對x(n)進行奇偶分解

將x(n)通過異步FIFO，將其分解為x(2m)與x(2m+1)兩路信號，其中，

(3)、將已經分解的x(2m)與x(2m+1)以y(m)＝x(2m)+jx(2m+1)的格式進行N/2點的FFT變換，并輸出相應頻譜值Y(k)，

(4)、將頻譜值Y(k)分為兩路，一路在前N/2個時鐘周期內將Y(k)送入RAM，并且在后N/2個時鐘周期內通過對RAM尋址，取出Y(N/2-k)，并對其求共軛得到Y^*(N/2-k)；另一路直接送入相應的延時器，通過延時器對Y(k)進行延時處理，使延時后的Y(k)_delay與Y^*(N/2-k)對齊；

(5)、將Y(k)_delay與Y^*(N/2-k)送入加法器，加法器的輸出值除2，從而得到X(k)_even；

同時將Y(k)_delay與Y^*(N/2-k)送入減法器，減法器的輸出值除2，再將其結果的虛部與實部互換，然后求共軛得到X(k)_odd；

(6)、計算x(n)的頻譜

(6.1)、將X(k)_odd與旋轉因子相乘，輸出同時通過計數器確定X(k)_odd與相乘的延時；