下变频FFT的FPGA实现

只看该作者 · 2012-4-20 22:13

针对传统频谱分析仪中实现快速傅里叶变换(FFT)时遇到的运算量、存储量和处理速度之问的矛盾，本文提出了一种
基于数字下变频的FFT技术。该技术先对数字中频信号实现数字下变频，然后再进行FFT处理，其结果使得运算量和存储
量都大幅度降低。在某新型频谱分析仪中，该技术被成功地应用在基于TMS320C670l型DsP的数字信号处理系统中，经过
处理时间的比较和分析，结果表明该技术能够极大地提高系统的实时性。

只看该作者 · 2012-4-20 22:14

本人毕设在做这个东西，用Xilinx 的spartan 3e start kit,还请各位指点，做起来困难不小，谢谢，

只看该作者 · 2012-4-20 22:16

在频谱分析仪中，传统的F丌实现方法首先是对低
中频信号进行ADc低采样率采样，然后将采样数据保存
在RAM中；当数据足够后，进行F盯运算，将获得的频
谱数据显示在屏幕上。这种FFT方法可以说是简单易
行，但在处理宽带高中频信号方面，由于受Nyquist采样
定理的约束，需要使用高采样率。此时实现窄的分辨率带
宽将需要大量的采样数据，这就使得系统不仅需要提高存
储空间，而且增加了运算量，同时有很多冗余输出数据，导
致算法的效率非常低下。
随着高速A／D变换和DSP技术的发展，软件无线电
设计思想也被应用到频谱分析仪中，基于软件无线电数字
下变频的FFl、技术能够有效减少上述传统FFT技术存
在的问题。在高中频、高采样率系统中，能实现信号频谱
的高分辨率、低存储量和低运算量，从而极大地提高了系
统的实时性。1频率分辨率
在频谱分析仪的FFT谱分析中，信号的频率分辨率
RBW定义为：
1 ，
RBw一赢一箭 (1)
式中：f为采样率；N为FFT点数。
如果考虑采用窗函数，则分辨率带宽RBw定义为：
R．B肛K爵 (2)
式中：K为窗函数一3 dB带宽因子。
由于f是ADc的采样频率，是常数，K也是一个定
值，因此要减小RBW值，只能增加N。但增加N会增加
处理时间，还要增加存储器容量，所以N的增加受到限
制。在频谱分析仪中一般N不大于64K。
2数字下变频H口技术
基于数字下变频的FFT技术的实现原理框图如图1

只看该作者 · 2012-4-21 21:15

谢谢分享。。。。

只看该作者 · 2012-4-26 10:43

我的代码：
N1=20;N2=30;
fs=1000;
t1=0:1/fs:(N1-1)/fs;t2=0:1/fs:(N2-1)/fs;
data1=cos(100*pi.*t1);data2=cos(100*pi.*t2);
s1=fft(data1,N1);s2=fft(data2,N2);
f1=0:fs/N1:fs-fs/N1;f2=0:fs/N2:fs-fs/N2;
subplot(2,1,1);stem(f1,s1);subplot(2,1,2);stem(f2,s2);

应该得到的结果为：

只看该作者 · 2012-4-26 10:45

RBW与采样长度，采样率真和窗函数之间的关系

RBW=fs/N,且fs>2信号频率，所以在fs一定的情况下增加采样点数会增大分辨率，但同时使计算量大大增加
用1M的采样率采样1024个点做FFT，如何实现<1Hz的分辨率呢望指点一二非常感谢
fpga-vga-opencv 20:23:22
1M的采样率最大可以表示500KHz的信号
500K/1024约等于500Hz 你这个系统最多就只能到500Hz的分辨率
fpga-vga-opencv 20:24:15
要想到1Hz 要么降低采样频率要么加长点数
Hiram 20:24:38
降低采样频率不就混叠了
Hiram 20:25:11
再加长点数计算就成了问题了不可能实现
Hiram 20:25:33
有没有降低频率而且不发生混叠的方法？求教
fpga-vga-opencv 20:26:16
这个我就不知道了
Hiram 20:26:30

Hiram 20:26:33
谢了