基于FPGA的简易频谱分析仪
5星 · 超过95%的资源 195 浏览量
2020-08-26
15:46:15
上传
评论 6
收藏 342KB PDF 举报 
基于基于FPGA的简易频谱分析仪的简易频谱分析仪
针对这种现状提出一种基于FPGA的简易频谱分析仪设计方案，其优点是成本低，性能指标满足教学实验所要求
的检测信号范围。
1 引言
目前，由于频谱分析仪价格昂贵，高等院校只是少数实验室配有频谱仪。但电子信息类教学，如果没有频谱仪辅助观察，学生
只能从书本中抽象理解信号特征，严重影响教学实验效果。
针对这种现状提出一种基于FPGA的简易频谱分析仪设计方案，其优点是成本低，性能指标满足教学实验所要求的检测信号范
围。
2 设计方案
图1为系统设计总体框图。该系统采用C8051系列单片机中的 C8051F121作为控制器，CvcloneⅢ系列EP3C40F484C8
型FPGA为数字信号算法处理单元。系统设计遵循抽样定理，在时域内截取一段适当长度信号，对其信号抽样量化，按照具体
的步骤求取信号的频谱，并在LCD上显示信号的频谱，同时提供友好的人机会话功能。该系统最小分辨率为1 Hz，可分析带
宽为0~5 MHz的各种信号。
由于单片机C8051 F121内部集成A/D转换器，能够有效测量自动增益控制AGC压差，计算出对输入信号的放大倍数;另外，该
单片机内置高速控制内核和丰富的存储器，使其能够控制整个系统;EP3C40F484C8型FPGA内置丰富的存储器资源，确保该
系统具有足够的空间存储采集的点数，完成离散傅里叶变换、数字滤波器、数字混频等信号处理。
3 理论分析
3.1 数字下变频FFT
随着高速A/D转换和DSP技术的发展，数字下变频的快速傅里叶变换FFT(Fast Fourier Transform)技术能够有效减少传统FFT
技术存在的内存不足。在高中频、高采样率系统中实现信号频谱的高分辨率、低存储量和低运算量，从而极大提高系统的实时
性。
图2为基于数字下变频的FFT技术的实现原理框图。
3.2 直接数字频率合成器DDS原理
用直接数字频率合成器DDS(Direct Digital Synthesiz-er)原理实现扫频信号的信号源主要由参考频率源、相位累加器、正弦波
采样点存储RAM、数模转换器及低通滤波器构成。设参考频率源频率为fclk，计数容量为2N的相位累加器(N为相位累加器的
位数)，若频率控制字为M，则DDS系统输出信号的频率为fout=fclk/2N×M，而频率分辨率为△f=fclk/2N。为达到输出频率范围
为5 MHz的要求，考虑到实际低通滤波器性能的限制，fclk为200 MHz，相位累加器的位数为32位。其中高10位用做ROM地址
读波表(1个正弦波周期采样1 024个点)，频率控制字也为32位，这样理论输出频率满足要求。
4 系统硬件设计
4.1 AGC电路
输入信号经高速A/D采样，信号幅度必须满足A/D的采样范围，最高为2-3V，因此该系统设计应加AGC电路。AGC电路采
weixin_38687807
- 粉丝: 3
- 资源: 907
最新资源
- HandTrackingModule.py
- Python基于卷积神经网络的鸟类识别项目源代码，ipynb文件
- 批量将py编译为pyd文件.atbx
- Python项目-学生管理系统
- 图像处理基于matlab图像RGB三色合成分离【含Matlab源码第1发】
- verilog HDL硬件语法设计包括算术运算三人表决器Verilog的阻塞和非阻塞赋值源码例程quartus13.1工程合集
- 【文章话题分类论文】OpenAlex Topic Classification Whitepaper
- linux学习常用命令
- 功率拓扑快速参考指南-ti，TI官方出品
- 开源2023电赛国赛运动目标控制（E题）视觉部分
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议，欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理！
点击此处反馈
- 1
- 2
前往页