随着5G和物联网的快速发展,各种无线设备的应用空前广泛,现场调试检修的情况变得越来越普遍,传统频谱分析仪受限于体积、价格和使用条件的限制,无法适应当前的需求,而手持式频谱分析仪又限于体积成本等因素无法扩展功能,为了解决这些问题,已经有一些研究者针对特殊需要设计了便携式的频谱分析仪,一定程度上解决了现场调试检修的部分需要,但还存在着通用性差,性价比低的缺点,为此,本文基于改进的CORDIC算法设计实现了虚拟频谱分析仪。首先在查阅大量相关研究文献的基础上,综述了国内外研究现状和研究意义,研究并实现了虚拟频谱分析仪的上位机软件和仪器端硬件,给出了本文设计的虚拟频谱分析仪的总体方案,同时对虚拟频谱分析仪的上位机软件需求进行了分析,给出了上位机软件流程图,并在MATLAB上设计了虚拟频谱分析仪的上位机程序,给出了上位机界面截图和虚拟频谱分析仪仪器端硬件架构图,设计制作并调试了虚拟频谱分析仪的硬件电路,并给出了硬件模块控制逻辑及模块功能测试结果。然后,为了在资源有限的情况下提高计算速度,本文提出基于折半搜索策略的改进CORDIC算法,给出了算法流程图和详细的步骤,与对比算法相比达到相同计算精度时减少了对预设旋转角度表的搜索次数,并在FPGA芯片上实现了基于折半搜索策略改进的CORDIC算法的频谱分析模块,应用于全景扫描模式下的频谱分析。其次,针对多个相隔较近频点频谱分析的需要,给出一种根据频点间隔选定窗函数的策略,以达到频率精度和幅值精度的测量平衡,并在MATLAB上对基于该策略的双谱线插值法校正多频点频率精度和幅值精度的方法进行了仿真。最后,对本文设计与实现的基于改进CORDIC算法的虚拟频谱分析仪进行了软硬件联合测试,并对相关指标的误差原因进行了分析。该虚拟频谱分析仪能够和高效灵活的上位机软件结合,完成各种测试和测量应用,用户通过上位机软件控制硬件模块的动作,由于去除了频谱分析仪的显示屏和操作面板,不仅降低了系统的成本,而且体积小利于携带,采用虚拟仪器的形式使系统的功能扩展性变得更加强大,用户可根据自己的需求进行扩展。