随着现代无线通讯技术的发展,速度更快的随时间变化的信号变得越来越普遍,传统的频谱分析仪已经不能满足测量各类突发的短脉宽信号的需求。论文设计了一种能满足于测量短脉宽突发信号的实时频谱分析仪的数字前端模块。论文首先对实时频谱仪的数字前端处理各模块进行了具体的介绍,包括中频高速高精度采集与数据预处理模块、数字下变频、分析带宽抽取滤波、实时重叠FFT处理等多级电路。对于采集与数据预处理模块,论文设计了对采样数据的校正和数字信号接收逻辑,完成了对高速ADC采集的数据进行幅度校正接收;根据可变实时分析带宽的需求设计了数字下变频和抽取降速模块等。针对实时频谱仪特有的重叠帧处理方式,论文介绍了实时模式时重叠的工作方式以及相对于非重叠的优势比较。并根据显示更新速率要求,研究实时频谱仪无缝频域显示与重叠帧参数设置方法,提高了分析仪的测试效率。论文研究了实时频谱仪的100%POI(捕获概率)时间参数与重叠率分析点数分析带宽之间的关系。分析了重叠率的设置范围。并设计了一种并行的实现更高重叠率的方案。时域波形到频域转换模块,研究了RBW、分析带宽、分析点数、重叠率之间的仪器耦合关系。通过分析实时频谱分析仪对时频域转换处理速度的要求选择了FFT算法,并基于FFT IP core实现了时频域转换设计。论文通过MODELSIM、MATLAB、chipscope等仿真软件对实时频谱仪的各前端模块进行功能测试,并利用实时频谱分析仪平台、信号源等各类仪器与上位机软件进行联合调试。对理论值和实际值进行对比分析,验证了各个功能模块的功能与指标基本满足实际需求。