第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
无线电监测不仅能够为无线电频谱管理提供所需要的参数，而且可以为军队制定无线电频谱管理和通信保障计划提供技术支撑。 进行无线电频谱监测有如下现实意义。首先，对电磁环境进行监测，为频带的划分和分配、频率的指配提供依据。频谱利用数据可以识别一个频段中尚未使用的信道或防止给繁重使用的信道增加任务。当发现有频段太拥挤时，可以用这些资料来划分额外的频段。通过对频谱利用数据的统计分析，对某些频段和频率的使用情况就很清楚了，从而能够有效地进行频率的指配，使频谱资源得到最大化的利用。其次，监测、定位和查处非法未知的无线电信号，维持空中无线电波的秩序。通过频谱监测或监听测量，可以检测引起干扰的未核准的发射源，也可以协助查明引起干扰的原因，如互调产物和杂散发射等。利用无线电移动监测车跟踪测量和监听，有利于对非法发射的无线电信号的鉴别和定位。最后，无线电监测有助于管控合法的无线电用户，使他们工作在指定的频率上，开展指定的业务。在这方面，无线电监测主要识别那些不符合要求的发射信号，包括未经核准的发射信号和某些有技术缺陷的发射信号。一个未经核准的或有缺陷的发射会引起干扰，使其他用户的业务受到影响。频率的规划也只能在稳定协调的坏境下进行。
1.2 国内外频谱监测研究现状
欧美国家的无线电频谱监测已有将近百年的建设及使用经验，他们精神务实、监测手段高效和工作方式规范，这些都是值得我们学习的。这些国家的无线电监测设备种类全，配置统一，监测网络完善；台站和频率数据库建设完善；日常的监测工作也很规范；监测站同时具有执法功能，能够及时查处违法电台，从而有效维护了空间电磁波的秩序。他们机构设置合理，无线电监测和无线电频谱管理人员全国统一调配，因此不同监测机构之间能够相互密切配合，从而大大提高监测效率。同时，这些国家的频谱监测范围也很广泛，具有短波、超短波、卫星等全频道监测能力，同时还负责广播和通信业务的监测任务，这样就有效避免了不同业务监测设备之间的重复建设。
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第二章 无线电频谱监测接收机概述
2.1 无线电频谱监测接收机的基本体系结构
图2-1 即为超外差式接收机（Super Heterodyne Receiver）射频部分的基本结构。超外差式接收机的工作过程大致如下：从天线接收的信号经过一个射频带通滤波器，滤去带外干扰并压缩镜像信号后，经低噪声放大器线性放大，放大后的信号和本振振荡信号进行混频，下变频为一固定中频信号，再经过滤波、中频放大后，提取出有用信号进行解调[7]。
2.2 无线电频谱监测接收机的主要技术指标
其二，无虚假响应动态范围。这种动态范围又称为无寄生干扰动态范围。任何类型的监测接收机都有一定的线性范围，如果有两个以上的信号进入接收机，并且超出接收机的线性范围而进入非线性区工作，受非线性的影响，那么这些信号相互调制，会产生寄生干扰。输入信号越强，非线性影响越大，寄生干扰越严重，以致造成接收机不能正常接收信号。当要求输入的寄生干扰电平不超过某一规定值，与此规定值对应的输入信号电平即为无虚假响应动态范围的上限值[14]。接收机在密集信号环境下工作时，无虚假响应动态范围是一个重要的性能指标。此动态范围小于饱和动态范围。 监测接收机一般工作于密集的环境中，输入信号电平会有很大差异，因此，接收机的动态范围越大越好。
第三章 无线电频谱监测接收机硬件电路实现............................... 12
3.1 方案设计 ...................................................... 12
3.2 方案整体框架 ................................................... 12
第四章 VHF/UHF 无线电频谱监测接收机软件设计 ............................ 24
4.1 扫频控制 ....................................................... 24
4.1.1 CD1616LF-4 的控制 ......................................... 24
第五章 系统调试与性能分析.............................................. 35
5.1 系统软硬件调试 ................................................. 35
5.2 系统性能分析 ................................................... 35
第五章 系统调试与性能分析
5.1 系统软硬件调试
本系统的调试主要以分模块调试为主，各模块调试成功后程序做少量修改即可整机调试。因为射频模块共 11 管脚没有接地的管脚，需要自己在射频模块的外壳上焊接一管脚作为地线，上电后需要检查 IICSDA、IICSCL是否为高电平+3.3V 左右。检波电路的调试因为不具备测试温度补偿功能的实验条件，这里只是对 36.13MHz 的信号进行了检波测试。LM358 放大电路的调试是分别在两个独立的运算放大器的同相输入端加上一个额定电压值，看运放输出是否为输入电压值的 14 倍、141 倍。A/D模数转换模块的调试是通过在某一通道加上给定电压并与通过串口打印出的实际转换出的信号大小比较。频谱在 LCD 显示屏的显示主要是通过画线实现的，这部分的调试时结合前面的A/D 转换进行的，在A/D转换的某一通道上加一个固定的电压值，并设定起始频率、终止频率以及扫描步长，测试在 LCD显示屏上显示的信号大小（单位 dBm）及位置是否与预想相符。在分模块调试都成功之后，即可进行整体调试。设置好起始频率、终止频率和扫描步长后，系统就从起始频率开始以扫描步长为间隔开始调谐、检波、放大、A/D 模数转换、LCD 显示，并最终完成从起始频率到终止频率的扫描监测。
5.2 系统性能分析
本系统的测试工具主要包括普源精电 DS4014 数字示波器、DG5102 任意波形发生器以及Mini-Circuits 公司生产的信号源SSG-4000HP。 (1)二极管检波测试 在二极管检波电路的输入端加上 36.13MHz 的信号，信号大小依次为-20dBm、-10dBm、0dBm、10dBm、20dBm。测试数据如图 5-1 所示。由图 5-1知，二极管检波电路在输入信号频率为 36.13MHz 时具有较宽的动态范围和良好的输出线性。 （2）接收机性能测试 首先测试频率固定，信号功率变化的情况。设置起始频率为 260MHz、终止频率350MHz,扫描步长为 1MHz。用信号源 SSG-4000HP 产生频率固定在 300MHz，然后使输入信号功率依次变化为-40dBm、-30dBm、-20dBm、-10dBm、0dBm、10dBm、20dBm，。测试数据如表 5-1。
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第六章 总结与展望
本文根据这一实际应用背景，设计了一款简易便携的 VHF/UHF无线电频谱监测接收机，主要工作包括：
（1）搭建实验硬件平台。硬件平台主要包括：射频前端，二极管检波电路，放大电路、A/D 模数转换模块，液晶显示部分以及控制部分。射频前端是由 NXP 频率合成式硅调谐器实现，它是由 IIC 总线控制，实现射频滤波、低噪放大、下变频、及频道选择。得到36.13MHz 的中频信号后，用二极管检波电路实现解调得到基带信号，该电路是有两个 HMPS-2822组成二极管检波电路实现。检波输出信号根据信号大小选择相应的放大倍数或者不放大，然后进入 S3C2440片内模数转换器实现 A/D转换，并最终在液晶显示屏显示在预设频率区间的频谱占用情况。整个装置有三星公司的S3C2440作为主控制器。
（2）接收机控制软件的编写。软件部分主要包括调谐器的控制、A/D 模数转换、频谱显示（包括 UCGUI的移植）及接收机主控制程序。
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参考文献（略）