信号的频谱分析是现代信号处理的重要方面。在电子和通信系统中，信号的频谱是十分重要的监测量。通过频谱分析方法，我们可以分析输入信号的频率成分、监测系统的工作性能、分析系统的频域特性、测量电子元件的增益特性等等。进入21世纪以后，电子和通信系统逐渐向着高精度、高处理速度、大存储容量、智能化等高性能指标发展，这就要求频谱分析模块也要具备高精度、高集成度、高实时性等性能。目前，FPGA器件的性能飞速发展，资源越来越丰富、集成度越来越高，且性能稳定，系统设计完成后修改方便，通用性和可调控性强，适于在高要求的电子和通信系统中完成频谱分析任务。本文以FPGA为核心处理芯片，配合模拟采集板、串口、PC机等设备实现高性能的实时频谱分析系统。本文采用LMS横向自适应滤波器对采样信号进行滤波、降噪，可以有效对确知信号进行谱线增强，对非确知信号进行噪声抑制，提高输出信号的信噪比，最后再对优化后的信号进行谱分析，采用这种设计方案实现的频谱分析算法可以得到比模拟频谱分析方法更高的频率分辨率。本文着重论述了算法在QUARTUS平台上的软件设计和程序在FPGA硬件平台上的实现。第4章着重论述了各子模块的实现方法和仿真结果，验证了模块功能和总体方案设计的可行性和正确性。第5章则给出了硬件实现的具体方案设计，整个频谱分析系统在Cyclone III系列EP3C16Q240C8N的FPGA开发板上实现了实时频谱分析和图形显示功能。软件测试结果表明本文方案设计合理，成功实现确知信号谱线增强、非确知信号谱线估计的功能。整个系统的方案设计具有精度较高、算法执行速率快、实时性好，输出结果可视化等优点，实现了预期目标。