一种基于MSP430的FM音频频谱分析仪的设计方案

频谱分析在教学科研和生产实践中都有着非常广泛的应用，显示的是信号频率和功率的关系，广泛应用于电子对抗、移动通信和广播电视等领域。调频广播的音频范围在30Hz~15KHz，音频质量的好坏影响了调频广播发射机整体的指标。因此，本文对调频广播的输入音频进行频谱分析，从而提出了一种基于MSP430的FM音频频谱分析仪的设计方案，利用MSP430处理器的优势来对音频频谱进行调整和改进。

1.前言

在实际的广播电视发射工作中，新的发射机的进场测试，发射机的日常指标测试等都涉及了音频的测试。本文设计的音频频谱分析仪就是从信号源的角度出发，测量音频信号的频谱，从而确定各频率成分的大小，为调频广播的各项音频指标的提供参考。

在本文中主要提出了以MSP43处理器为核心的音频频谱分析仪的设计方案。以数字信号处理的相关理论知识为指导，利用MSP430处理器的优势来进行音频频谱的设计与改进，并最终实现了在TFT液晶HD66772上面显示。

2.频谱分析仪设计原理

由于在数字系统中处理的数据都是经由采样得到，所以得到的数据必然是离散的。对于离散的数据，适用离散傅立叶变换来进行处理。

快速傅里叶变换，是离散傅里叶变换的快速算法，也可用于计算离散傅里叶变换的逆变换，目前已被数字式频谱仪广泛采用。对于长度为N的复数序列 0 1 1 ， ， ， N ？ x x L x ，离散傅里叶变换公式为：

于是一个序列的运算被分解成两个运算的和的形式， （ ） 1 X k 和（ ） 2 X k 可以继续向下分解，最终分解为两点的FFT运算。如果想要FFT运算后的输出为自然顺序排列，则输入序列需要按位倒序来排列。

图1为8点FFT的运算图。

经过FFT运算后，可以将一个时域信号变换到频域。有些信号在时域上是很难看出什么特征的，但是如果变换到频域之后，就很容易看出特征了，这就是频谱仪的一般原理。

3.频谱分析仪的设计及实现

本文介绍了一种基于FFT的的数字音频频谱分析仪的设计方案，通过ADC采样输入的音频信号，ADC采样完成以后，将数据进行倒序排列并进行FFT运算，结果通过TFT液晶显示出来。系统的框图如图2所示。

3.1 音频频谱分析仪硬件实现

为了实现系统功能，采用16bit处理器MSP430来高效处理输入的数据流。MSP430自带ADC12模块，ADC12的采样数据经过运算，通过65K色的液晶显示频谱图。本系统硬件系统图如图3所示。