FFT实时谱分析系统的FPGA设计和实现

本FFT实时谱分析系统采用定点运算方案，输入为12位复数数据，输出为14位复数数据。采用方波信号进行测试，其参数为：脉冲幅度H=100，脉冲宽度M=10。本FFT实时谱分析系统输出的幅值如图6所示，输出的幅值的相对误差如图7所示。相对误差较大的一些点均出现在标准FFT输出的幅值很小的点上，这是由于有限字长效应引起相对误差造成的。同时由于采用的算术运算方案是定点运算，加剧了小信号的信噪比的恶化。但在实际应用中这些输出幅值很小的点会被判别为频谱上的噪声点，对实际的频谱分析影响不大，故对系统的误差影响并不大。而在标准FFT输出的幅值较大的点上，相对误差则很小。

本设计全部由VHDL语言实现，采用自顶向下的设计方法，完成了一个1024点FFT实时谱分析系统。该FFT采用了基-4原位算法，既保证了运算速度，又节省了硬件资源。该FFT通过CORDIC算法实现复乘，较传统的复乘运算节省了大量的ROM资源，同时采用了流水线结构，加快了运算速度。

参考文献

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