0 引言
功率谱估计是信号分析的重要方法，广泛应用于雷达信号处理、语音识别、无线通信等领域[1-3]。针对激光雷达的微弱信号探测，由于单个脉冲功率谱强度较低，通常需要将多个脉冲功率谱进行分段累加以提高探测性能[4]。经典谱估计建立在快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)基础之上，目前常用的基于MATLAB的功率谱估计运算耗时长、效率低，无法满足实时数据处理的需求。随着现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)集成度进一步提高，其内部资源丰富，性能强大，设计更加灵活，并具有很好的兼容性和可移植性，成为理想的解决方案。
本文设计了一种基于FPGA的功率谱分析系统，在上位机软件控制下对关键参数进行配置，实现了数据采集、硬件触发、DDR3存取、功率谱估计、结果上传等系列功能。重点研究了两种功率谱估计方案：方案一不加窗，由单精度浮点的并行FFT模块实现，计算结果精度高；方案二增加了实时加窗处理，由24 bit定点的流水线FFT模块实现，在降低频谱泄露的同时进一步提升处理速度。系统通过分段累加处理提高了对微弱信号的探测性能。
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作者信息:
付恩琪1，2，孙秀男1，2，梁 昊1，2
(1.中国科学技术大学 核探测与核电子国家重点实验室，安徽 合肥230026；
2.中国科学技术大学 近代物理系，安徽 合肥230026)
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