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音频信号分析仪. 掌握音频分析时用到的基本技术. 信号采样. 傅里叶变换. 一、实验目的. 二、实验原理. 音频信号的频率范围大约是 20Hz-20kHz ，在这里我们以数字音频信号为分析对象，以数字信号处理为分析手段，运用模数转换器 AD （ analog-to-digital converter ）提取时域信号。 再基于 FPGA 快速数据处理能力，在其中进行 N 点（ N=4096 ）的 FFT 运算得到信号的功率谱，在频域中实现对信号总功率、主要频率分量功率以及失真度的计算和显示。. 功率谱测量分析方法. 二、实验原理.
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掌握音频分析时用到的基本技术 信号采样 傅里叶变换 一、实验目的
二、实验原理 音频信号的频率范围大约是20Hz-20kHz，在这里我们以数字音频信号为分析对象，以数字信号处理为分析手段，运用模数转换器AD（analog-to-digital converter）提取时域信号。 再基于FPGA快速数据处理能力，在其中进行N点（N=4096）的FFT运算得到信号的功率谱，在频域中实现对信号总功率、主要频率分量功率以及失真度的计算和显示。
功率谱测量分析方法 二、实验原理 我们对根据AD采样得到的时域信号进行离散傅立叶变换（DFT），转换成频率信号，设采样得到时域中N(2的整数次幂)点序列 ，其离散傅立叶变换为： 0≤k≤N-1 通过基2时域抽取法FFT得到 ，取模后得实序列 ， 为各频率分量幅值 。则可得原始信号的总功率和各频率分量的功率分别为：
二、实验原理 式中P为总功率， 为序列 中第 个点对应频率的功率。 失真度定义为信号中全部谐波分量的能量与基波能量之比的平方根值,得到信号总功率和基波频率的功率后，则可求出被测正弦信号的失真度，即为： 式中P为总功率， 为基波频率的功率。
三、实验器材 单片机AT89S52，FPGA 实验器材 TEK双踪示波器 Agilent信号源
系统实现方框图 四、实验步骤及内容
程序设计 四、实验步骤及内容 本系统软件设计主要实现FFT算法、各频率分量和对应的功率分析和显示，软件部分由单片机和FPGA构成，单片机主要完成用户的输入输出处理和系统的总体控制，FPGA主要完成高速的处理(如AD采样及存储)和大计算量的处理(如FFT处理)。整个软件系统采取模块化思想贯穿始终，采用系统总菜单选取所有功能，人机交互界面友好。
四、实验步骤及内容 程序流程图
四、实验步骤及内容 参考电路图
输入阻抗的测量 1 五、测试电路及测试表 如右图所示，Us低频信号发生器输出的正弦电压，在信号源与本系统之间接入一合适的电阻R，Ui为系统输入电压，Ri为系统的输入阻抗。则有 依据该原理，测出本系统的 输入阻抗。
输入信号频率范围及频率分辨力的测试 2 五、测试电路及测试表 低频信号发生器输出幅值为2V的正弦信号，以分辨力分别为100Hz和20Hz改变信号频率，检测系统输入信号频率范围和分辨力。
输入信号总功率与主要频率分量功率测试 3 五、测试电路及测试表 自制一个加法器，用两个低频信号发生器输入正弦信号通过加法器再输入到本系统。百分比各频率分量的功率之和与总功率的比例。
正弦信号失真度测试 4 五、测试电路及测试表 低频信号发生器输入不同频率的正弦信号，检测信号的失真度。
