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现场可编程门阵列(FPGA)是一种高集成度的用户可编程逻辑器件,具有小型化、低功耗、可编程、数字化和快速方便实用的特点。随着它的不断应用,使电子设计的规模和集成度不断提高,同时也带来了电子系统设计方法和设计思想的不断推陈出新。 本文设计了基于FPGA的电磁环境频谱分析处理器,实现了数据缓冲、加窗处理和FFT运算功能。采用自顶向下的模块化设计思想,将整个处理器划分为若干基本功能单元,在实现这些功能模块的情况下,集成频谱分析处理器。 首先,本文介绍了数字接收机ICS554的结构和特点,并使用其中的FPGA完成设计工作。FFT运算作为谱分析的基础,本文也对其基-2算法进行了深入研究,包括时域和频域抽选法。 其次,详细介绍了频谱分析处理器的整体设计方案,从实时性、资源消耗、运算精度和可靠性方面考虑,采用了基-2时域抽选算法、顺序处理、块浮点结构、加汉宁窗的设计方案。 然后,介绍频谱分析处理器的FPGA实现和仿真,分别完成了FFT运算器、FIFO缓存器组和加窗运算模块的设计和仿真工作。数据以低速率从ICS554中的16路DDC出来,进入FIFO缓存器组,再以高频时钟读出数据,进行加窗运算,最终送入FFT运算器,完成1024点复数FFT运算。 最后,将各个模块和时序控制单元组成顶层的频谱分析处理器。对处理器进行了仿真和验证,结果表明该处理器可以完成实时监测3~13MHz频带内的频谱占用情况。