电磁频谱监测中的宽带实时信号采集系统设计

无线电频谱监测系统的设计与实现一、引言随着通信技术的发展，频谱资源日益紧张，频谱管理也愈发复杂，频谱监测成为了重要的任务之一。

无线电频谱监测可用于频率分配、频率规划、频段管理以及服务质量保障等方面。

本文将详细阐述无线电频谱监测系统的设计与实现。

二、无线电频谱监测的意义（1）确保电磁环境的安全无线电频谱监测可以检测到非法电磁源、超限发射等情况，及时排查并消除这些干扰源。

挽救因不合格电磁环境而造成的财产损失和人身伤害。

（2）保证通信服务的质量频谱管理的一个基本目标是确保通信服务的质量。

无线电频谱监测可以检测通信链路的质量，排查可能的干扰源，保证通信服务的质量。

（3）提高频率规划的效率实时获取频率分配和使用情况，对于频率规划的制定和调整都有重要作用。

三、无线电频谱监测系统的基本框架无线电频谱监测系统主要包含信号接收、信号处理、信号分析和显示及报警等部分。

（1）信号接收信号接收是无线电频谱监测系统的关键部分，负责将所有接入系统的信号抽取到系统中。

由于信号频段范围广泛，接收设备种类繁多，接受设备的选择考虑的因素有很多，例如接受频率范围、接收灵敏度和动态范围等。

常见的接受设备有探头、天线、功率分配器等。

（2）信号处理信号处理可以实现信号的分离、提取、稳定化和放大等操作。

常用的信号处理方式包括电子滤波、均衡、放大、采样和数字转换等。

（3）信号分析信号分析分为基于时域和基于频域两种方式。

基于时域的分析可以获得信号的波形、峰值、幅度等特征。

基于频域的分析可以获得信号的频率分布、带宽、谱线等特征。

常用的信号分析方式包括功率谱分析、频谱扫描、时频分析等方法。

（4）显示及报警信号的显示包括实时监测和历史数据查询两种方式。

实时监测可以在屏幕上显示当前信号状态，历史数据查询可以查看范围内的信号参考。

信号报警功能可以在信号超限发射时发出报警提示。

四、无线电频谱监测系统的具体实现无线电频谱监测系统的具体实现需要考虑到应用场景和功能需求。

基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现周新淳【摘要】为了提高对实时信号采集的准确性和无偏性,提出一种基于DSP+FPGA 的实时信号采集系统设计方案.系统采用4个换能器基阵并联组成信号采集阵列单元,对采集的原始信号通过模拟信号预处理机进行放大滤波处理,采用TMS32010DSP芯片作为信号处理器核心芯片实现实时信号采集和处理,包括信号频谱分析和目标信息模拟,由DSP控制D/A转换器进行数/模转换,通过FPGA实现数据存储,在PC机上实时显示采样数据和DSP处理结果;通过仿真实验进行性能测试,结果表明,该信号采集系统能有效实现实时信号采集和处理,抗干扰能力较强.%In order to improve the accuracy and bias of real-time signal acquisition,a real-time signal acquisition system based on DSP +-FPGA is proposed.The system adopts 4 transducer array to build parallel array signal acquisition unit,the original signal acquisition amplification filtering through analog signal pretreatment,using TMS32010DSP chip as the core of signal processor chip to realize real-time signal acquisition andprocessing,including the signal spectrum analysis and target information simulation,controlled by DSP D/A converter DAC,through the realization of FPGA data storage,real-time display on the PC and DSP sampling data processing results.The performance of the system is tested by simulation.The results show that the signal acquisition system can effectively realize the real-time signal acquisition and processing,the anti-interference ability is strong.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)008【总页数】4页(P210-213)【关键词】DSP;FPGA;信号采集;系统设计【作者】周新淳【作者单位】宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡721016【正文语种】中文【中图分类】TN911实时信号采集是实现信号处理和数据分析的第一步，通过对信号发生源的实时信号采集，在军事和民用方面都具有广泛的用途。

实时信号采集与分析系统设计与实现第一章：绪论随着科技的不断发展，人们对于数据的需要越来越高，这也促进了信号采集与分析系统的不断发展。

实时信号采集与分析系统是一种基于电子技术和计算机技术的复杂系统，它可以对现实世界中的各种信号进行采集、处理和分析，进而为科学研究和工程实践提供可靠的数据支持。

本文将从实时信号采集与分析系统的原理和设计入手，详细探讨该系统的设计与实现，以期为读者提供一些有益的参考和借鉴。

第二章：实时信号采集与分析系统的原理实时信号采集与分析系统包括信号采集模块、信号处理模块和信号分析模块三个部分。

其中，信号采集模块是系统的核心，其具体原理如下：（1）模拟信号转换为数字信号：在信号采集模块中，模拟信号通过信号调理电路转换为数字信号，然后被A/D转换器进行转换，将模拟信号转换为数字信号。

转换后的数据通过 DMA 控制电路传送到存储数据区，并发送给 CPU 等其他模块进行处理。

（2）信号滤波：信号被采集后，往往会包含一定的噪声，为了避免这些干扰，需要对信号进行滤波处理。

滤波的原理就是选择一定的滤波器对信号进行处理，去除其中的噪声。

（3）信号放大：经过滤波处理后的信号需要进一步放大，以满足后续处理的需求。

信号放大采用移相放大器或运算放大器等电路进行。

（4）采样率控制：在采集信号时需要考虑采样率的控制，以充分利用存储资源，并避免数据的丢失。

第三章：实时信号采集与分析系统的设计（1）系统硬件设计：实时信号采集与分析系统的硬件设计中，需要考虑模拟电路、数字电路以及计算机接口电路的设计，这个需要根据具体的采集目的和应用场景，进行合理的设计和布局。

（2）系统软件设计：在软件设计中，需要根据具体的采集目的和分析需求进行系统的设计开发。

软件设计主要分为两部分：界面设计和算法设计。

界面设计应注重用户交互体验，为用户提供易于使用和直观的操作界面；算法设计应尽可能优化算法的性能，提高系统的精度和响应速度。

第四章：实时信号采集与分析系统的实现实现实时信号采集与分析系统需要在硬件上选取合适的器件构建实验平台，同时在软件上实现界面设计和算法开发。

专利名称：卫星通信宽带频谱实时采集与分析方法、监测方法及系统
专利类型：发明专利
发明人：徐俊颖,陈经野,崔云飞,汪赛进,李燕宁,乔毅,吕志波,陈磊,冯战,孔德阳,孟明,崔倩
申请号：CN201610121932.0
申请日：20160303
公开号：CN107154827A
公开日：
20170912
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种卫星通信宽带频谱实时采集与分析方法、监测方法及系统，包括：卫星通信宽带频谱实时采集与分析系统实时采集多路卫星通信信号，将采集到的每路卫星通信信号分别转换为数字信号；所述卫星通信宽带频谱实时采集与分析系统采用傅立叶变换，对每路数字信号进行处理，得到每路卫星通信信号对应频谱图像，其中，所述频谱图像表示卫星通信信号的频率与其功率之间的对应关系；所述卫星通信宽带频谱实时采集与分析系统保存每个设定周期内每路卫星通信信号对应频谱图像，并将每个设定周期内得到的频谱图像缓存到网络中。

以解决不能在一个监测终端上同时对系统内多个监测点上的信号进行监控的问题。

申请人：北京航天飞行控制中心
地址：102206 北京市昌平区沙河镇6303信箱
国籍：CN
代理机构：北京同达信恒知识产权代理有限公司
代理人：黄志华
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电磁频谱监测系统设计及算法研究
随着无线电通信技术的迅猛发展,数字化、智能化无线电台越来越多,频谱资源愈发紧张,空中电波秩序越来越复杂和未知。

为对频谱进行科学有效的管理,电磁频谱监测是必不可少且十分重要的。

面对日益增长的频谱监测需求和监测网络覆盖,频谱监管工作中要处理的频谱数据量越来越庞大,为减少数据存储、传输的压力,对监测数据的压缩处理势在必行。

此外,大信息量数据的有效展示也是电磁频谱监测系统需改进的问题。

本文针对频谱监测的现状及网格化趋势背景进行了分析,结合频谱监测各项需求,设计了电磁频谱监测系统的架构,并开发了一套电磁频谱监测系统软硬件系统。

为利于网格化监测业务数据的互联互通以及多传感器的统一接入,实现了 RMTP协议和传感器接入协议。

为优化监测系统使用者对数据的操作体验,在监测系统前端引入了ECharts和百度地图API数据可视化工具辅佐数据展示。

本文还针对电磁频谱监测过程中的海量数据存储压缩问题,给出了基于文本的压缩与数据库表结构优化的压缩存储方案。

从文本压缩的角度研究了 DEFLATE、LZMA等无损压缩算法并对几种无损压缩算法的压缩性能进行了评估。

此外还提出将频谱监测数据以图的形式存储并采用JPEG压缩。

从数据库表结构的角度设计了统计数据分级存储方案及数据库表切分方案,优化了数据库存储。

最后,将压缩模块应用到了电磁频谱监测软件中,达到良好的压缩效果,减少了监测业务数据
传输时间与功能响应时间。

电子信息对抗技术Electronic Information Warfare Technology2018,33(5) 中图分类号:TN971.1 文献标志码:A 文章编号:1674-2230(2018)05-0080-05收稿日期:2018-04-03;修回日期:2018-04-27作者简介:彭艳(1986 ),女,硕士,工程师㊂基于射频直采的宽带数字采集系统彭　艳,向川云,程　锌,陈　睿(电子信息控制重点实验室,成都610036)摘要:雷达信号高频宽带化㊁作战环境复杂化的发展趋势,使采集系统的瞬时带宽和动态范围成为了目标截获的瓶颈问题㊂限于ADC 器件水平,数字采集系统的带宽和采样频率受到很大的限制,直接影响系统指标㊂采用S /H+ADC 的基本架构,提出一种时间交替的宽带数字采集系统,介绍了系统的架构㊁S /H+ADC 二次采样原理以及4GHz 带宽采集系统的实验验证㊂测试结果表明:该采集系统实现了射频信号的直接采样,提高了采集带宽和动态㊂关键词:射频直采;二次采样;时间误差;带宽DOI :10.3969/j.issn.1674-2230.2018.05.017Wide -Band Digital Acquisition System Based onDirect RF Sampling MethodPENG Yan,XIANG Chuan-yun,CHENG Xin,CHEN Rui(Science and Technology on Electronic Information Control Laboratory,Chengdu 610036,China)Abstract :Because of wideband and high frequency of the radar signal,and because of the com⁃plexity of the electromagnetic environment,the instantaneous bandwidth and dynamic range of signal acquisition become the bottleneck problem for target intercepting.Limited to ADC device,the bandwidth and the sampling frequency of the digital acquisition are greatly limited,which di⁃rectly affect the system performance.Based on the architecture of the S /H +ADC,A wide -band time-interleaved digital acquisition system is proposed.And the architecture of the sys⁃tem,the principle of the S /H+ADC double sampling and the verification of the 4GHz acquisition system are introduced.The tested results show that direct sampling RF signal is achieved,and the bandwidth and dynamic range are improved.Key words :RF sampling;double sampling;time errors;bandwith1　引言随着电磁信号日益复杂,电子战作战对象高频宽带化㊁作战环境复杂化的发展趋势,使采集系统的瞬时带宽和动态范围成为了目标截获的瓶颈问题㊂拓展数字接收机带宽较理想的方法是采用超高速的ADC 器件,美国Tektronic 公司已研制出单片8bit 采样率12.5Gs /s ADC,采集带宽达到5GHz;但是由于材料㊁工艺水平的限制,再想通过提高ADC 器件采样速率来提高带宽已变得十分困难㊂因此,信道化方式㊁压缩采样方式㊁单比特采样㊁交替采样成为拓展采集系统带宽的主要手段㊂然而,信道化方式通道的滤波与变频使系统庞大复杂,带内波动较大,信号失真严重;压缩采8电子信息对抗技术·第33卷2018年9月第5期彭　艳,向川云,程　锌,陈　睿基于射频直采的宽带数字采集系统样要求信号具有相应的稀疏性;单比特在幅度㊁相位上有所损失且系统的双音动态低㊂多路ADC 并行结构的时间交替采样使系统采样率倍增,是提高数字采样带宽的一种途径[1]㊂据报道,是德科技Keysight(原安捷伦电子测量事业部)利用磷化铟工艺,已经通过多片ADC 器件交织的方式实现了80Gs /s 的采样技术㊂利用多路ADC 并行时间交替采样使采样率大幅提高,但是ADC 器件的模拟带宽又成其限制因素;同时,因并行通道之间响应的差异性㊁通道间采样时钟的差异性,导致并行采样的非均匀误差不可避免[2-3],若不加以处理,将影响系统的动态性能㊂本文提出一种外置采样保持器(S /H)的直接射频采样时间交替宽带采集系统,该采集系统构架适应了较宽的信号模拟输入带宽,可实现宽带信号的直接射频采样;并在一定带宽范围内较好地解决多路通道间的时钟失配非线性误差,提高了采样系统的瞬时带宽㊂2　采集系统架构 在现有ADC 器件的指标前提下,为了提高系统的模拟带宽和瞬时带宽,实现对信号的直接射频采样,本文提出了一种基于射频直接采样的时间交替宽带采集系统,如图1所示㊂图1　采集系统基本结构模拟信号经功分后,同时送往M 个S /H +ADC 通道进行模数转换,各采集通道由不同时钟信号进行驱动,采样率均为f s /M ,相邻两个采集通道的采样时钟延迟间隔为1/f s ㊂后端利用高速多路选择器进行数据重组后得到相当于一个整体采样速率为f s 的数据采样系统㊂3　基本工作原理3.1　单通道S /H+ADC 的二次采样基于射频直采的时间交替采样系统中,单个通道采用在ADC 前外置高性能采样保持器实现S /H+ADC 的二次采样基本结构,弥补原有ADC 器件模拟输入带宽不足的缺陷㊂M 个通道同时进行采样,在传统时间并行时间交替采样系统上实现了信号的直接射频采样㊂单通道外置高性能S /H+ADC 架构如图2所示㊂图2　单通道S /H+ADC 基本结构本文采用的采样保持器包括保持和跟踪两个阶段,在Track(跟踪)阶段,采保相当于固定增益放大器,输出波形输入信号与其一致;在Hold(保持)阶段,完成采样并保持输出在采样时刻的固定电平[4],采样保持器输出的时域波形如图3所示㊂S /H 在时域上表现为:y (t )=[x (t )㊃∑+∞n =-∞σ(t -nT )]㊃∏(t T -12)(1)其中,∏(t /T -1/2)表示t =0到t =T 区间的方波㊂在时域上S /H 是将采样后信号保持至下一个跟踪时间,输出不是无限窄的冲激序列,而是所采样的信号与周期方波的卷积[5]㊂图3　采样保持器采样时域波形输出18彭　艳,向川云,程　锌,陈　睿基于射频直采的宽带数字采集系统投稿邮箱:dzxxdkjs@在频域内表现为:Y (f )=e-jπft㊃sin(πft )πft ㊃∑+∞n =-∞X (f -n T)(2)由式(2)可以得到,S /H 输出频谱时间上为输入信号频谱以采样频率为重复周期的无限序列,幅度则类似于辛克函数,随频率升高幅度呈滚降趋势㊂为显性化地表达出这个趋势,以采样率为4Gs /s,对频段为4GHz ~6GHz,通带为2GHz,间隔50MHz 的多个叠加信号进行采样仿真,经过采样保持器后输出频谱响应如图4所示㊂单个通道采用S /H+ADC 的架构,采样保持器S /H 第一次采样,根据欠采样定理[6],在满足输入射频信号的带宽小于1/2采样频率条件下,S /H 将输入射频信号频谱搬移至基带;而后ADC完成的二次采样,等效于对采样保持器S /H 搬移后的基带信号进行采样㊂因ADC 的SFDR 随频率的升高而降低,ADC 对基带信号的采样在一定程度上使频率响应得到改善,提高了采集系统的动态性能㊂图4　采样保持采样后信号的频谱响应与ADC 相比,S /H 只有采样功能,去掉了庞大复杂的量化网络,其频响特性从工艺实现上能够大大增强㊂所以S /H 器件较ADC 器件而言,具有较高的模拟带宽,市场现有S /H 器件的模拟带宽范围达DC ~18GHz㊂因此,采用S /H +ADC 架构的二次采样,采样模拟带宽由S /H 的模拟带宽决定,故可实现对射频信号的直接采样㊂3.2　时间交替并行采样非均匀误差M 个通道的S /H+ADC 以相同的采样速率并行交替完成二次采样㊂M 个通道中,相邻通道采样时钟之间相差T =1/f ,相位之间相差360°/M [7]㊂图5给出了各通道的采样时序图㊂图5　S /H+ADC 二次采样时序图由于各通道间时间延迟的不一致性㊁各通道之间的增益和偏置的失配,将导致并行采样系统的时基非均匀与幅值非线性,表现在频域上即是多了相应的杂散[8]:时钟失配误差和增益误差与输入信号相关,表现在谱线之间的间隔,分别位于2π/MT ,±f in ±2πk /MT 处,偏置失配引入的误差谱线位于±2πk /MT ,f in 为S /H 采样后输入到ADC 的基带频率㊂图6以4路ADC 并行采样系统为例,给出了单音输入信号条件下的采样非均匀误差示意图6,附加谱线恶化了杂散指标㊂图6　4通道并行采样非均匀误差示意图通道失配带来的非均匀误差中,偏置以及增益误差的影响具有一定的线性,从数字手段上相对容易校正;通道间采样时钟误差是非线性的,一方面需保证各通道ADC 每次采样时刻均发生在采样保持器的Hold 阶段(即满足第M 通道的时间误差t M 在Hold 区间内),可使时间误差的影响降至最低;另一方面,通过数字时延滤波器组进行误差估计后的实时校正,可以较好地完成时钟误差的校正[9]㊂4　4GHz 带宽的采集系统验证4.1　测试电路利用S /H+ADC 二次采样技术,采用基于射频直采的宽带采集系统的基本架构,实现了瞬时带宽4GHz 的实验测试,测试电路框图如图7所28电子信息对抗技术·第33卷2018年9月第5期彭　艳,向川云,程　锌,陈　睿基于射频直采的宽带数字采集系统示㊂射频输入信号频率为6GHz ~10GHz,功分4路后经S /H+ADC 通道以每个ADC 芯片等效采样率为2.7Gs /s 进行并行时间交替采样㊂图7　测试电路框图选用采样保持器为HMC661LC4B,最大采样率为4Gs /s,DC -18GHz 的模拟输入带宽[10];ADC 器件为目前市面较为常见的ADC10D1500,10位,内部为双通道结构,即芯片内部的两个ADC 交替采样实现最高采样率为3Gs /s㊂因ADC 器件内部实验电路采用ADC 器件的DESIQ 模式[11],即若要单个ADC 器件实现2.7Gs /s 采样率,只需为其供1.35GHz 的时钟信号即可㊂配置时钟产生及分配管理器,产生相位分别为0°㊁90°㊁180°㊁270°的4路1.35GHz 的时钟信号,依次作为各通道采样保持器及ADC 的采样时钟;以实现每个通道等效采样率为2.7Gs /s 的二次采样㊂FPGA 同时对四片ADC 进行复位㊁同步接收数据后,对四片ADC 的并行数据进行接收,利用数据拼接技术㊁通道失配误差校正技术以及时钟校正管理实现等效采样率为10.8Gs /s,瞬时4GHz 带宽的采集系统㊂4.2　测试结果按照步进频率400MHz,输入功率5dBm,对6GHz ~10GHz 射频连续波信号全频段实验测试㊂采集系统的FPGA 主要实现多相时钟分配管理㊁复位同步管理㊁ADC 配置㊁数据采集;用Chip Scope 从FPGA 抓出数据,利用MATLAB 进行并行数据的拼接及各通道间时间误差㊁增益误差㊁偏置误差的估计与校正,SFDR 测试结果见表1㊂通过数据的拼接和校正得到射频输入信号(以6.4GHz㊁9.4GHz 为例)频谱和时域波形见图8~9㊂表1　6~10GHz 射频信号直接采样SFDR 测试结果频率/MHz SFDR /dB 频率/MHz SFDR /dB 600044.2840040.8640043.3880040.0680043.5920039.2720042.2960038.4760042.71000038.1800041.6(a)频谱响应(b)时域波形图8　输入6.4GHz射频信号的频谱及时域波形(a)频谱响应38彭　艳,向川云,程　锌,陈　睿基于射频直采的宽带数字采集系统投稿邮箱:dzxxdkjs@126.com(b)时域波形图9　输入9.4GHz 射频信号的频谱及时域波形测试结果表明:1)数字采集系统无需变频,实现利用较高速ADC 直接对6GHz ~10GHz 的射频信号进行直接采样;2)实现了等效采样速率10.8Gs /s,瞬时4GHz 带宽的采集系统;3)SFDR 在6GHz ~9GHz 达到40dB 以上,9GHz ~10GHz在38dB 以上㊂5摇结束语 随着现代电子侦察装备对数字接收机采样带宽和动态性能的极度依赖,利用射频直采的时间交替宽带采集系统,通过S /H+ADC 二次采样使接收机能够利用较低采样率㊁较低模拟带宽的ADC 器件直接采样高频输入信号,使整个采集系统更靠近天线,顺应了系统向软件无线电架构发展的趋势,可减少射频链路中的变频滤波等相关环节,使得系统更灵活开放;通过多通道并行交替采样,在一定输入带宽范围内解决了并行采样的非均匀误差问题后,使得系统采样率倍增,提高了系统瞬时带宽㊂实际电路证明了该方法的有效性,测试验证表明,采用该架构的采集系统,可利用现有ADC 实现射频信号的直接采样,将射频输入瞬时带宽扩展为4GHz,SFDR 可达38dB 以上,对解决复杂电磁环境下的信号截获问题具有重要意义㊂参考文献:[1]　JIN H W,LEE E K F.A Digital-Back Ground Cali⁃bration Technique Form in 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无线电频谱自动监测与管理系统设计随着无线电通信技术的不断发展和普及，无线电频谱的使用越来越广泛，各种无线电设备的数量也在不断增加，这给无线电频谱的管理和监测带来了更大的难度。

传统的无线电频谱监测方式主要依靠人工巡查，这种方式既费时、费力，而且难以实现对无线电频谱的全面监测。

为此，无线电频谱自动监测与管理系统应运而生。

本文将详细介绍无线电频谱自动监测与管理系统设计的相关技术和应用。

一、无线电频谱自动监测与管理系统的基本原理无线电频谱自动监测与管理系统是一种利用先进的传感器和计算机技术，对无线电信号进行自动检测、识别、分类、分析和报警的专业设备。

其基本原理是利用各种监测传感器对无线电信号进行实时检测，并将收集到的信号信息发送给计算机进行处理和分析，从而实现对无线电频谱的全面监测。

该系统主要由三个部分组成，即监测传感器、数据处理与管理系统和监测控制中心。

监测传感器主要负责收集无线电信号信息；数据处理与管理系统主要负责对收集到的信息进行分析、存储和管理；监测控制中心则是系统的核心功能部件，主要负责监测信号的实时处理和分析，发现异常信号并进行报警。

二、无线电频谱自动监测与管理系统的技术和应用1.监测传感器监测传感器是无线电频谱自动监测与管理系统中的关键部件，它主要负责收集无线电信号信息。

传感器种类繁多，其中较为常见的有频谱分析仪、定向天线、网状监测系统等。

频谱分析仪是一种常见的监测传感器，其作用是对频谱信号进行频谱分析，并对频率、带宽、信号强度等进行测量和分析。

此外，还有一些定向天线、网状监测系统等技术，其优势在于能够实现对无线电信号的定向性监测和部署式监测，可以进行实时监控和实时数据处理。

2.数据处理与管理系统无线电频谱自动监测与管理系统的数据处理与管理系统是整个系统的核心部件之一，其主要作用是对收集到的无线电信号进行实时分析、存储和管理。

数据处理与管理系统中含有多种算法和处理模型，如信号识别、影响分析等，可以对监测到的数据进行深度挖掘。

基于AD9361的便携式无线电信号监测采集系统设计无线电监测作为管理无线电频谱资源的唯一技术手段，其作用的发挥严重依赖于前端采集硬件设备的性能。

文章设计了一个便携式无线电监测采集系统，可实时采集70MHz～3GHz的无线频段的信号，最大采集带宽可达20MHz。

标签：无线电监测；信号采集；AD9361；ZYNQ1 背景当今无线电技术的迅猛发展，使得对无线电频谱资源的需求急速增长[1]。

无线电资源是一种有限的不可再生资源，维护好空中电波的秩序，不断促进无线电频谱资源的合理利用、科学开发及有效管理是全世界所面临的共同问题。

无线电资源监测是合理使用无线电资源的重要手段，是实现国家信息安全的重要保障[2]。

近年来，国家大力发展无线电技术，把无线电监测系统作为重要的战略方向，使我国无线电监测设施建设得到迅速发展，特别加强了对数字通信、宽带通信、卫星通信等新业务的监测技术研究[3]。

无线电监测系统是由一套覆盖全部监测频段的天线、天线选择装置以及处理设备构成的系统，包括转换器、接收机、测向仪等。

系统控制器中运行的监测软件可以控制所有的硬件。

监测接收机通过天线接口残疾天线接收到的无线电信号，经过相应的转换后通过监测机自带的接口，传输到控制器[4]。

最后由控制计算机实现对采集到的信号样本显示，并完成分析和保存等功能。

无线电监测系统的结构框图如图1所示。

无线电监测系统具有以下一些特点[5]：（1）软硬件协同和一体化设计。

许多硬件功能可以由软件功能所取代，无线电监测系统逐步向数字化、小型化、复杂化、模块化方向发展，可扩展性大大加强。

（2）高速的网络接口，大大提升设备的联网能力。

使用先进的网络接口，使得单一设备工作的情况大大改善，众多设备组成统一的无线电监测网络，设备间可进行数据交换，使设备群具有自动化高速监测能力。

（3）无线电监测系统频段覆盖范围广，涵盖所有监测任务和广播业务，能实现包括超短波、短波和卫星的全频段覆盖。

无线电频谱监测与管理系统设计与实现无线电频谱监测与管理系统是一种利用无线电技术对现有无线电频谱进行监测和管理的系统。

随着无线电通信技术的飞速发展，频谱资源变得越来越紧张，频谱的合理利用和管理变得尤为重要。

无线电频谱监测与管理系统可以实时监测各个频段的使用情况，对频谱进行合理管理，确保频谱资源的有效利用。

无线电频谱监测与管理系统主要包括频谱监测设备、数据采集和处理、频谱信息展示和反馈四个主要模块。

首先，频谱监测设备是整个系统的核心。

它可以实时监测各个频段的无线电信号强度和频谱占用情况。

常见的频谱监测设备主要有频谱分析仪和频谱接收机。

频谱分析仪可以同时监测多个频段，对各个频段的信号进行频谱分析，获取频段的占用情况；频谱接收机则可以通过扫描方式获取各个频段的信号强度信息。

这些设备可以通过无线方式将监测数据传输到数据采集与处理模块。

其次，数据采集和处理模块是对监测到的数据进行采集和处理的模块。

它主要负责接收频谱监测设备传输过来的数据，并进行数据解析和存储。

同时，该模块还可以对监测到的数据进行分析和处理，提取有价值的信息，并提供给其他模块使用。

例如，可以根据监测到的频谱占用情况自动判断当前频段的使用情况，进行频段的动态管理。

第三，频谱信息展示模块是将数据处理结果进行可视化展示的模块。

通过该模块，用户可以直观地了解各个频段的信号强度和占用情况。

一般来说，频谱信息展示模块会提供多种展示方式，比如频谱图、功率谱、频谱瀑布图等。

用户可以根据自己的需求选择合适的展示方式，以便更好地了解和分析频谱情况。

最后，频谱反馈模块是用来向用户提供反馈信息的模块。

当频谱监测与管理系统检测到频谱占用异常或者频段冲突时，可以通过频谱反馈模块向用户提供相应的告警信息。

用户可以根据反馈信息进行相应的调整，以避免频段冲突和频谱占用异常。

综上所述，无线电频谱监测与管理系统可以实时监测各个频段的使用情况，并提供频谱管理的参考与决策依据。

它对频谱资源进行合理利用和管理具有重要的意义。