浅析无线电台监测仪的设计与实现

【摘要】 从整体应用现状上进行分析，无线电台是现代社会中相对有效的通信方式之一，与其他监测方式相比，无线电台监测具有更明显的优点。无线电台监测仪主要包括频射前端与数字中频接收机两部分，分别对应相应的功能，实现对监测信号的获取、转化以及处理，最终来获得所需信息。想要实现对无线电台监测仪的设计与优化，必须要了解其结构特点，有针对性的选择重点进行分析，本文就此方面进行了简要分析。

【关键词】 无线电台监测仪 设计 电磁安全

目前无线电频率已经发展成重要的信息传输载体，在应用上更为广泛，尤其是军用方面取得了突破性的发展。为实现无线电信息传输的进一步发展，需要做好无线电波的管理，避免出现大规模的电磁污染。而无线电台监测仪的存在主要目的则是解决此类问题，在面对各项技术不断应用的背景下，想要提高监测效果，就必须要在现有基础上，做好对无线电台监测仪的设计优化，提高其使用效率。

一、无线电台监测仪功能分析

利用无线电监测仪可以实现长时间对一种频率的监控，情况允许下也可以同时监控几种频率，并对其进行扫描，确定无用的信号发射频率，来确保无线电环境的安全性。通过无线电监测仪的应用，可以对特定的频率范围进行全面搜索，对其中存在的可以信息进行确定，此项功能多被应用到军事上，确保不会存在危害国家安全的无线电信息。

二、无线电监测仪设计分析

2.1硬件系统设计

1、A/D采样电路。（1）A/D转换器。模数转换器重要参数主要有位数、有效位数、输入宽带、最大采样频率以及信噪比等，并且ADC会对接收机动态范围产生明显的影响，进而会影响到接收机的灵敏度。例如可以选择用AD6640，其为单片式12位ADC，内含采样保持电路与基准源，采样频率甚至可以达到65MSPS。可以选择用单电源+5V来作为供电电源，或者是利用3.3V电源在输出数字部分供电。（2）模拟信号。AD6640模拟输入方式为差分输入，输入信号电压范围以2.4V为中心，抖动在±0.5V以内，但是因为差分输入两路信号相位相差180°，则输入信号的最大值为峰-峰值（Vp-p）2V。对于AD6640来说，其差分阻抗为0.9KΩ，设计时就需要将模拟信号功率确定为-3dBmW，可以对输入端驱动放大器进行简化。另外，基于AD6640输入阻抗高的特点，还需要在输入端设置一个20：1的变压器，同时为降低变压器比例系数，可以在输入端并联一个匹配电阻，对整个ADC性能进行完善[1]。2、数据存储电路。A/D采样处理的数据一般会存放在1片静态双端口RAM中，然后DSP会通过EMIFA口定期从其中读取数据后进行处理。这样在进行设计时，即可以采用高速异步静态RAM，这样数据的读取将由控制线来进行控制，改变了传统的时钟控制方式。3、CPLD电路。对于CPLD电路的设计，可以选择用CPLD芯片EPM7128AE，具有较高的性能，为基于EEPROM的可编程逻辑器件，并且其内部设置了JIAG边界扫描测试电路。另外，此芯片管脚逻辑延迟为5ns，并且设置了计数器装置，可以与PCI接口器件进行更高的配合度。且其本身具有多压接口特点，完全能够适应于不同的电压电源系统中。

2.2软件系统设计

1、FIR滤波器设计。按照冲激响应时域特性进行分析，可以将数字滤波器划分为无限冲激响应滤波器与有限冲激相应滤波器两种。而FIR滤波器结构相对简单，具有系数少、乘法操作少等特点，在实际应用上具有更高的效率，但是在设计时需要明确其所具有的极点特点，重点做好稳定性研究[2]。另外，其具有以前事件较长的记忆，如果设计不合理容易出现溢出、误差以及噪声等问题，设计时均需要做好分析。2、MATLAB仿真设计。（1）数字输入信号。对于模拟信号来说，采样后得到的仅仅是时间离散信号，并且幅度具有连续性特点，想要将其转化为需要的数字信号，还需要对其进行量化。设计时可以利用A/D转换器来将模拟信号转换为数字信号，一般字长为8位、12位、14位以及16位等，所对应的量化精度分别为1/256，1/4096，1/16387以及1/65536，量化位数越高则其精度也就越高，而量化噪声也就越低。（2）数字信号。数字下变频即利用A/D量化处理出的数字波乘以cosωt与sinωt，得到I通道与Q通道信号。系统设计时应根据要求来确定振动频率，控制好采样率，一般情况下严格按照振作数字下变频，会出现正弦、余弦表数据量过大的情况。因此，在实际设计与应用中，在对数字信号下变频内容进行分析时，还需要对本振进行调整，确保产生的中心频率偏差在最后FFT时能够修正。3、PIC接口电路。其主要来连接系统中不同功能元件，来形成一个可以编程与扩展的硬件平台，来提高数据流量。从实际情况来看，对于不同的软件其无线电互联结构之间性能存在较大的差异，流水线式软件无线电互连结构总体性能较低，只可用于特定通信体制。

结束语：无线电监测仪对保证无线电环境安全性具有重要作用，为提高其应用效率，需要针对其所具有的特点，做好硬件系统与软件系统的设计优化，选择合适的设计方法与应用构件，争取不断提高其最终应用效果。

参 考 文 献

[1] 吴金哲.无线电台监测仪的设计与实现[D].南京理工大学，2007.

[2] 王娜.无线电台监测仪的设计与实现[J].电子制作，2014，19：106-107.