14电子技术第52卷第5期（总第558期）2023年5月Electronics电子学中的一种重要且非常有用的变换，它将信号在时域和频域都离散化了，非常适于对离散信号的分析与处理。但是直接计算DFT的计算量与变换区间长度N的平方成正比，当N增大时，导致计算量过大，影响计算机或MCU对数据的处理速度[3]。DFT快速算法即快速傅立叶变换（FFT）的出现，大大提高了离散傅立叶变换的运算速度，如基2FFT算法的运算量减少为(N/2)×log2(N)。更重要的是，通过快速傅立叶变换可以将信号从时域变换到频域，进而进行频谱分析，这就是很多测量仪器采用FFT的原因。利用FFT可得到一个信号的频率、幅值及相位信息，亦可得到各次谐波分量的幅值、相位信息。假设采样频率为Fs，信号频率为F，采样点数为N。则FFT运算之后结果是N点的复数，每个点对应原来信号的一个频率点。若某点n用复数a+bi表示，那么这个复数的模为An=(a2+b2)1/2，相位就是Pn=atan2(b,a)，频率就是式（1）。Fn=(n-1)×Fs/N（1）其中，N表示FFT要做的点数，n表示排序的点，Fs为采样频率。对于n=1点的信号，对应信号的直流分量，幅度为A1/N。2.2失真度测量我们通常所说的失真度为总谐波失真（TotalHarmonicDistortion，THD），信号的失真度定义0引言信号分析在各个领域有着广泛的应用，例如频谱分析、失真度测量，而失真度测量更是衡量各种运放、功放及函数信号发生器等仪器的重要技术指标。快速傅立叶变换（FFT）可以将时域信号变换到频域来分析、处理，运算速度大大提高，是信号分析中最常用也是最重要的工具和手段。快速傅立叶变换（FFT）算法和芯片技术的发展为信号频域问题提供了一个很好的解决方法[1,2]。本文设计了一种基于STM32的信号分析测量装置，不仅能测量信号的频率、幅值及直流分量，还能进行频谱分析，测量信号的失真度。相比传统模拟测量技术，测量精度和速度大大提高。1总体方案设计本系统由STM32单片机作为主控芯片，由衰减器、AGC电路、信号调理电路、液晶模块和蓝牙模块等组成，系统总体设计框图如图1所示。2理论分析与计算2.1FFT算法离散傅立叶变换（DFT）是数字信号分析与处理作者简介：王睿庭，天水师范学院电子信息与电气工程学院，硕士；研究方向：单片机应用及数字系统设计。收稿日期：2022-08-23；修回日期：2023-05-12。摘要：阐述一种以STM32单片机为核心的信号分析测量装置设计，能够分析测量信号的频率、幅度及直流分量，可测量信号各次谐波分量的幅值，计算信号的失真度，测量输入...
