基于FPGA的PEM-FTS非线性干涉信号快速光谱反演算法

作者：罗旭辉; 李晓; 王志斌; 任亦子

来源：激光与光电子学进展, 2021, 1-13.

• 信号处理
• 非均匀快速傅里叶变换（NUFFT）
• 可编程逻辑门阵列（FPGA）
• 重建光谱

弹光调制傅里叶变换光谱仪（PEM-FTS）因其产生的干涉信号的相位差呈非线性变化，等时间间隔采样会造成相位差不均匀，无法直接利用快速傅里叶变换重建光谱，因此对其光谱快速复原算法的研究具有重要意义。为了快速、准确地重建等时间采样干涉信号的光谱，并优化数据处理系统结构，论文研究了加速的非均匀快速傅里叶变换算法（NUFFT）基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的实现方法，通过存储并调用插值均匀光程差、并行累加运算的方法提高了算法的运行速度。Modelsim仿真结果表明，干涉信号处理点数为1024点时，对仿真产生的632.8nm激光干涉信号光谱复原效果较好，准确性方面峰值波长最大误差比例为0.017%，最大旁瓣峰值为相对最大值的0.024，基本满足光谱复原准确性的要求；运行速度方面在计算插值均匀光程差时反演算法运行时间67μs，调用插值均匀光程差时运行时间为27μs，最快运行速度为利用DSP运算时的7.48倍。

• 单位
  中北大学