南京信息工程大学张治中获国家专利权
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龙图腾网获悉南京信息工程大学申请的专利一种基于FPGA的频谱分割FFT方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120256792B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510760751.1,技术领域涉及:G06F17/14;该发明授权一种基于FPGA的频谱分割FFT方法及装置是由张治中;陈新宇;冯姣;李鹏设计研发完成,并于2025-06-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于FPGA的频谱分割FFT方法及装置在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于FPGA的频谱分割FFT方法及装置,所述方法包括:步骤1,通过采集设备获取实时矢量信号的时域的原始数据;步骤2,设置频谱分割FFT模型的参数:通过输入的配置信号FFTconfig进行参数设置,信号FFTconfig位宽为8位,其中低4位为设置的每路信号的点数L,计算方法为2的低4位相对应的十进制数的幂次方;高4位为通道数M;步骤3,将获取的矢量信号的时域的原始数据输入频谱分割FFT模型中;步骤4,输出矢量信号的频域数据。该方法支持FFT点数范围广并且能处理非2次幂的FFT点数,多通道的FFT并行处理,可以有效减少处理大点数FFT的时间。
本发明授权一种基于FPGA的频谱分割FFT方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于FPGA的频谱分割FFT方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,通过采集设备获取实时矢量信号的时域的原始数据; 步骤2,设置频谱分割FFT模型的参数:通过输入的配置信号FFTconfig进行参数设置,信号FFTconfig位宽为8位,其中低4位为设置的每路信号的点数L,计算方法为2的低4位相对应的十进制数的幂次方;高4位为通道数M; 步骤3,将获取的矢量信号的时域的原始数据输入频谱分割FFT模型中,所述频谱分割FFT模型是基于二维分解的FFT和将离散傅里叶变换DFT转换为循环卷积算法设计的,首先将多路时域数据同时进行第一次的横向的频谱变换,再将数据乘以对应的校正因子,接着将再次进行纵向的通道数点数的频谱变换,将通道数M的DFT变换矩阵分解为3个矩阵相乘:,其中矩阵、中仅包含0,1,-1元素,为对角矩阵; 步骤4,输出矢量信号的频域数据; 步骤3中,所述频谱分割FFT模型将正整数N点的FFT分解为两个正整数R和C的乘积,将一维数据转换为二维数据,公式为: , 其中、分别为二维数据的频域的横坐标和纵坐标,、别为二维数据的时域的横坐标和纵坐标,,,,;为矫正因子,为横向频域变换的旋转因子,为纵向频域变换的旋转因子,为最终的频域分割成的连续且不重叠的完整的频域信号; 步骤3中,所述频谱分割FFT模型包括数据分路模块、多路FFT模块、矫正角度存储模块、矢量旋转模块和矩阵变换模块; 所述数据分路模块连接多路FFT模块,所述多路FFT模块和矫正角度存储模块连接向量旋转模块,所述向量旋转模块连接矩阵变换模块; 所述数据分路模块将获取的矢量时域数据采用改进的分路方式,将采样到的时域矢量信号输入到深度为M的先进先出的数据缓存器,由非对称输入输出进行分组处理,将获取的矢量信号均分成M路; 所述多路FFT模块将多路数据信号计算得到中间的频域信号; 所述矫正角度存储模块将矫正因子的旋转角度存储在块随机存取存储器,多路FFT模块输出有效频域信号反馈给矫正角度存储模块作为启动信号,并且将多路频域信号经过延迟与矫正角度同时输出; 所述矢量旋转模块利用坐标旋转数字计算方法将多路的矢量数据同时旋转,达到复数乘法的效果; 所述矩阵变换模块将多路已经乘以矫正因子的数据纵向再次进行频谱变换,将多路独立的信号结果进行矩阵变换得到一个频域分割但连续不重叠的完整的多路频域信号。
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