基于FPGA的自適應(yīng)頻譜分析算法的軟件設(shè)計(jì).pdf

1、信號的頻譜分析是現(xiàn)代信號處理的重要方面。在電子和通信系統(tǒng)中,信號的頻譜是十分重要的監(jiān)測量。通過頻譜分析方法,我們可以分析輸入信號的頻率成分、監(jiān)測系統(tǒng)的工作性能、分析系統(tǒng)的頻域特性、測量電子元件的增益特性等等。
　　進(jìn)入21世紀(jì)以后,電子和通信系統(tǒng)逐漸向著高精度、高處理速度、大存儲容量、智能化等高性能指標(biāo)發(fā)展,這就要求頻譜分析模塊也要具備高精度、高集成度、高實(shí)時(shí)性等性能。目前,FPGA器件的性能飛速發(fā)展,資源越來越豐富、集成度越來越

2、高,且性能穩(wěn)定,系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后修改方便,通用性和可調(diào)控性強(qiáng),適于在高要求的電子和通信系統(tǒng)中完成頻譜分析任務(wù)。本文以FPGA為核心處理芯片,配合模擬采集板、串口、PC機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)高性能的實(shí)時(shí)頻譜分析系統(tǒng)。
　　本文采用LMS橫向自適應(yīng)濾波器對采樣信號進(jìn)行濾波、降噪,可以有效對確知信號進(jìn)行譜線增強(qiáng),對非確知信號進(jìn)行噪聲抑制,提高輸出信號的信噪比,最后再對優(yōu)化后的信號進(jìn)行譜分析,采用這種設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)的頻譜分析算法可以得到比模擬頻譜分析方

3、法更高的頻率分辨率。
　　本文著重論述了算法在QUARTUS平臺上的軟件設(shè)計(jì)和程序在FPGA硬件平臺上的實(shí)現(xiàn)。第4章著重論述了各子模塊的實(shí)現(xiàn)方法和仿真結(jié)果,驗(yàn)證了模塊功能和總體方案設(shè)計(jì)的可行性和正確性。第5章則給出了硬件實(shí)現(xiàn)的具體方案設(shè)計(jì),整個(gè)頻譜分析系統(tǒng)在CycloneIII系列EP3C16Q240C8N的FPGA開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)頻譜分析和圖形顯示功能。軟件測試結(jié)果表明本文方案設(shè)計(jì)合理,成功實(shí)現(xiàn)確知信號譜線增強(qiáng)、非確知信號譜線