设计研究微弱信号检测技术,是解决如何从信噪比较低的复杂信号中提取出特征信号的关键。现代电子通信技术的发展,对于此项内容的探索在不断深入,这主要是因为其在社会发展的各个方面都表现出巨大生命力,小至与我们身体相关的生物医疗,大到国家军事航空等范畴。这些都一直在鞭策社会和国家持续发展微弱信号检测技术,并探索各种新方式概念,只为能更高效率的实现检测。微弱信号检测的方法也随之发展,发展至今无论是频率谱密度分析、采样积分等技术研发初期方法,还是近些年的随机共振、小波分析等新型技术都在行业内具有强大的生命力。本课题需要设计一款适合工业场合使用的、可靠性高、原理简单、价格低廉的微弱信号检测仪器,故结合课题需求最终选用相关检测法进行微弱信号识别。为了完成对微弱信号的识别提取,本课题提出了一款基于压频转换的相敏检波器。利用压频转换电路,被测信号中的模拟电压大小转换成频率,使用FPGA根据参考信号对转换后的频率信号进行计数和滤波,从而实现微弱信号检测。压频转换电路,将模拟电压信号转变为与其大小呈一次函数关系的频率信号,实现了电压信号到频率信号的转换,从而将相关检测中的被测信号与参考信号间的乘法运算变为加减法运算,计算电压信号的积分运算转换为计算频率信号的计数运算,这样实现原本对模拟信号的复杂处理到相对简单的对准数字信号的处理的转换,使用FPGA实现信号测量、数据处理与通信。数据处理选用递推平均滤波算法,通过调节队列长度N实现对积分时间常数的调节,并且每进行一次测量便可得到一个滤波后的输出,从而加快信号处理的能力,达到对周期性随机干扰有效约束的效果。本课题选用AD7741芯片搭建压频转换电路,FPGA选用EP4CE6F17C8芯片,并设计了偏置电路和电平转换电路。通过偏置电路可以实现被测电压(交流信号)到为正信号的调节,然后通过压频转换电路将其转换为频率信号,最后通过电平转换电路处理送入FPGA;同时把和被测信号同频同相的参考信号送至FPGA,FPGA根据参照对以上处理后信号进行计数,并根据计数值与信号大小的函数关系对得到的计数值进行运算;最终将运算后的数据完成递推平均滤波后得到最终的识取值。本课题通过压频转换电路,将被测信号处理为准数字信号再识别,整个系统基于FPGA实现,结构简单,数据处理选用的递推平均滤波算法,实现系统的可控,提高系统的速度和精度。