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太赫兹频谱仪在大气痕量气体观测、生命科学、安全检测等方面有重要应用。太赫兹技术的发展对频谱仪的带宽、谱分辨率及稳定性提出了较高的要求。本文正是在这样的背景下旨在设计一个基于FPGA的频谱仪数字单元,希望能在临边探测等领域得到应用,并为相关研究提供技术基础。频谱仪在发展过程中主要产生了四种类型的频谱仪。早期的频谱仪为多通道滤波器组,这种频谱仪造价昂贵,需要严格控制机械公差,易造成信道串扰,因此已经被其他技术取代。后来出现的声光频谱仪,具有体积小、功耗低的特性,最大带宽在1到2GHz范围,其缺点是结构比较复杂,对工作环境要求甚高。随着宽带多位高速ADC的发展,Xilinx FPGA存储和实时高速处理数字信号的能力大大提高,FFT IP核的功能逐渐完善,性能大幅提高,使得设计超宽带、高分辨率FFT频谱仪成为可能。本论文在研究频谱仪和FFT原理的基础上,设计了一种基于FPGA的太赫兹频谱仪数字单元设计方案。论文首先介绍了太赫兹频谱仪的发展历程,并对频谱仪的实现原理进行了总结。然后详尽介绍了频谱仪数字单元的硬件和软件设计。该数字单元硬件部分由四路ADC完成2.4 GHz信号采样,一片FPGA芯片完成信号复用和FFT频谱运算,ADC选用ADC083000,FPGA芯片为Xilinx Virtex-5系列。软件方面详细介绍了系统结构、数据流程和部分实验结果。由VHDL编程实现对系统各部分功能的控制,主要的功能模块包括时钟模块,锁相环三线编程模块,多路复用模块,FFT模块,FIFO和串口传输模块等。最后搭建了完整的测试环境,通过ChipScope工具进行了功能验证,该数字单元稳定可靠,可以运用于太赫兹频谱仪中。