基于DSP技术的频谱分析系统之设计原理分享

DSP技术目前已经被广泛的应用在数字控制以及测绘等领域，应用了DSP技术所制造的集成芯片能够极大地为工程师的产品设计工作提供便利。在今明两天的文章中，我们将会为大家分享一种基于DSP技术的频谱分析系统，今天我们将会就这一频谱分析系统的设计原理展开详细介绍。

在本次的方案分享中，我们所设计的这种基于DSP技术的频谱分析系统以DSP集成芯片TMS320VC5402作为数据处理核心，组成了具有数据采集实时数据处理和频谱显示功能的硬件平台，在此基础上，应用FFT技术形成数字化的频谱分析系统。系统信号通过AD8032构成的带通滤波器，由AD9200作为高速模数转换器，由DSP芯片完成FFT变换，最后通过串口输出到PC机，并显示波形。

频谱分析系统设计原理

就目前市面上常见的频谱分析系统来看，从其工作原理上进行划分，目前应用比较多的主要有快速傅里叶变换分析仪和扫频调谐式分析仪。本系统采用傅里叶变换的原理。快速傅里叶变换分析仪是一种软件设计算法。当知道被测信号f（t）的取样值fk，则可用DSP来按快速傅里叶变换的计算方法求出f（t）的频谱。目前可以讲DSP于数据采集、显示电路配合组成频谱仪，通过串口发送给PC机显示出来，其原理如下图图1所示。

图1 基于DSP技术的频谱分析系统设计原理

系统设计方案

在本方案中，我们所设计的这一基于DSP技术的频谱分析系统，其硬件系统的设计主要分为电源部分、滤波器、AD采集和串行口数据输出四个部分。其中，电源部分我们选择采用TI的TPS767D318，主要是为DSP芯片提供电源。其它部分如ADC、串行口等则采用一般的电源芯片，如AS2815等。滤波器部分的设计中，我们选择利用AD8032构成带通滤波器，完成对中频信号的滤波处理。而串口通讯则是在MAX3232的前提下通过SC16C55C完成其数据传输过程。DSP作为整个系统的中枢，完成信号的FFT变换。其系统设计框图如下图所示。

图2 频谱分析系统设计框图

在整个基于DSP技术的频谱分析系统设计过程中，只有每一个模块合理设计才能让系统正常工作，因此每一个模块的设计都是非常重要的。在明天的文章中，我们将会就这一基于DSP技术所设计的频谱仪硬件部分，展开详细分析和介绍，欢迎大家继续关注！