为了实现静态干涉系统光谱分布的快速复原，设计了一种基于FPGA的快速光谱数据处理系统。通过FPGA硬件设计完成了对CCD数据的高速采集与快速光谱数据反演计算。依据静态干涉条纹空域到频域的变化特性，设计了相应的驱动模块，并通过仿真分析验证了其高效性。选用三种不同位深的数据形式进行对比，结果显示，8 bit速度最快，但光谱对比度最差，12 bit对比度最好，但耗时较长，综合比较选取了光谱振幅对比度和处理速度均适中的10 bit，并由此构建了FPGA光谱复原系统。实验采用980 nm激光入射静态干涉模块获得的静态干涉条纹进行测试。同组数据还采用MATLAB进行光谱反演，对比结果显示，系统测试数据的中心波长位置、幅值及半宽与MATLAB仿真数据相符。
【基于FPGA的快速静态光谱复原系统研究】
在光谱测试技术中，静态光谱复原系统是一项重要的研究领域，旨在提高光谱数据采集和处理的速度。本研究聚焦于设计一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的快速光谱数据处理系统，以实现静态干涉系统光谱分布的快速复原。静态干涉系统的优势在于无需机械扫描，通过直接成像干涉条纹来获取光谱信息，显著提升了数据采集效率。
FPGA作为一种硬件编程芯片，以其高速处理能力和低功耗特性在光谱数据处理中展现出显著优势。特别是在涉及大量乘法运算和傅立叶变换的光谱重建过程中，FPGA能够实现高效的实时计算。设计中，FPGA用于控制CCD传感器的高速数据采集，并执行包括滤波、降噪、快速傅立叶变换（FFT）和光谱位置标定在内的数据处理任务，确保从空域到频域的转换。
系统设计主要包括数据采集区、数据处理区和数据显示单元。数据采集区使用双口RAM存储干涉条纹数据，同时实部和虚部被分开发送给FFT运算器。数据处理区通过并行数据输入输出进行蝶形运算和乘法混合，以提升处理能力。 Square root模块用于光谱位置的标定，以增强系统的性能。数据显示单元则负责处理完成后数据的输出和显示。
为了实现快速光谱信息获取，系统设计了高速数据采集接口，设置读取和写入速率分别为3.0 MHz和1.5 MHz，采用10位数据深度，以匹配FFT运算过程的连续性。此外，通过仿真分析，选择了10 bit的数据形式，因为它在光谱振幅对比度和处理速度之间达到了良好的平衡，优于8 bit的处理速度但优于12 bit的对比度。
实验验证部分，使用980 nm激光入射的静态干涉模块获取静态干涉条纹，并与MATLAB仿真结果进行对比。结果显示，基于FPGA的系统在中心波长位置、幅值和半宽等方面与MATLAB数据一致，证明了系统的精确性和有效性。
本研究通过FPGA硬件设计实现了静态光谱复原系统的高效运作，提高了光谱数据处理速度，降低了处理延迟，且在成本和性能之间找到了一个良好的平衡点。该系统对于光谱测试领域的快速光谱分析和实时应用具有重大意义，尤其在需要快速响应和高精度光谱数据的场景下，其优越性能和高效运算将带来显著的改进。
