頻譜分析在教學科研和生產實踐中都有著非常廣泛的應用，顯示的是信號頻率和功率的關系，廣泛應用于電子對抗、移動通信和廣播電視等領域。調頻廣播的音頻范圍在30Hz~15KHz，音頻質量的好壞影響了調頻廣播發射機整體的指標。因此，本文對調頻廣播的輸入音頻進行頻譜分析，從而提出了一種基于MSP430的FM音頻頻譜分析儀的設計方案，利用MSP430處理器的優勢來對音頻頻譜進行調整和改進。

1.前言

在實際的廣播電視發射工作中，新的發射機的進場測試，發射機的日常指標測試等都涉及了音頻的測試。本文設計的音頻頻譜分析儀就是從信號源的角度出發，測量音頻信號的頻譜，從而確定各頻率成分的大小，為調頻廣播的各項音頻指標的提供參考。

在本文中主要提出了以MSP43處理器為核心的音頻頻譜分析儀的設計方案。以數字信號處理的相關理論知識為指導，利用MSP430處理器的優勢來進行音頻頻譜的設計與改進，并最終實現了在TFT液晶HD66772上面顯示。

2.頻譜分析儀設計原理

由于在數字系統中處理的數據都是經由采樣得到，所以得到的數據必然是離散的。對于離散的數據，適用離散傅立葉變換來進行處理。

快速傅里葉變換，是離散傅里葉變換的快速算法，也可用于計算離散傅里葉變換的逆變換，目前已被數字式頻譜儀廣泛采用。對于長度為N的復數序列 0 1 1 ， ， ， N ？ x x L x ，離散傅里葉變換公式為：

于是一個序列的運算被分解成兩個運算的和的形式， （ ） 1 X k 和（ ） 2 X k 可以繼續向下分解，最終分解為兩點的FFT運算。如果想要FFT運算后的輸出為自然順序排列，則輸入序列需要按位倒序來排列。

圖1為8點FFT的運算圖。

經過FFT運算后，可以將一個時域信號變換到頻域。有些信號在時域上是很難看出什么特征的，但是如果變換到頻域之后，就很容易看出特征了，這就是頻譜儀的一般原理。

3.頻譜分析儀的設計及實現

本文介紹了一種基于FFT的的數字音頻頻譜分析儀的設計方案，通過ADC采樣輸入的音頻信號，ADC采樣完成以后，將數據進行倒序排列并進行FFT運算，結果通過TFT液晶顯示出來。系統的框圖如圖2所示。

3.1 音頻頻譜分析儀硬件實現

為了實現系統功能，采用16bit處理器MSP430來高效處理輸入的數據流。MSP430自帶ADC12模塊，ADC12的采樣數據經過運算，通過65K色的液晶顯示頻譜圖。本系統硬件系統圖如圖3所示。