当前通信技术与军事领域相关技术快速发展,多种复杂的射频技术被广泛应用,传统频谱分析仪难以对复杂信号进行检测,数据采集和数据处理分段进行会出现数据采集空窗期,导致短时信号和突变型号被漏检。当前普遍使用RTSA(实时频谱分析仪)在时域、频域和调制域等多个维度对信号进行全面分析。如何克服运算能力的瓶颈,提高实时频谱分析仪对瞬时信号的捕获能力成为了亟待解决的问题。实时频谱分析仪相关参数中,100%POI(Probability of Intercept,100%截获最短信号时间)指标决定了系统能够捕获突发信号的最短时长,同时数据处理的重叠率指标直接影响100%POI参数。针对大带宽实时分析模式和高重叠率带来的较高数据率的问题,本文基于ADC+FPGA(模数转换器+现场可编程门阵列)硬件平台,设计了一种并写结构的高效数字频谱处理模块。由于数据帧重叠处理后数据率成倍提升,超过系统的时钟频率,因此本文使用信道化算法将宽带信号分解为多个窄带信号,采用并行架构重叠处理模块进行多路重叠处理,降低每一路数据处理的压力,然后计算窄带信号频谱,检波合并处理得到最终的频谱结果。信道化分解的实现采用多相滤波算法,依靠寄存器组控制多路数据延时,使用多相滤波器组完成低通滤波,将宽带信号分解为多路并行处理。后续频谱处理同样使用并行结构进行频谱计算,其中包括FFT(快速傅里叶变换)计算、输出顺序调制、求模以及对数坐标转换等部分。最终将频谱数据检波处理后输出显示,本文设计了正负峰值检波方式,通过乒乓结构实现数据实时检波处理,检波后合并多路窄带频谱。本文通过理论分析,仿真测试和实际实现调试等方式进行系统设计,过程中调用了MATLAB、modelsim和VIVADO等软件平台。测试过程中使用了示波器、频谱分析仪和矢量信号源等仪器仪表,最终实现了系统对瞬态短时信号的捕获。测试得到100MHz实时分析带宽下系统捕获短时信号的能力100%POI达到10μs,满足设计需求。