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随着科学技术的飞速发展和各种通信设备的不断普及,越来越多的电子设备被广泛使用,这导致了原本有限的频谱资源变得相当紧缺,由此也加剧了各种电子通信设备之间的电磁频谱干扰,因此,为更加高效的利用有限的频谱资源,维护好空中电波秩序,设计一款实用性强、功能齐全、可扩展能力突出的微型频谱监测设备就变得相当重要。本文设计的微型频谱监测设备主要是基于通信接收机的原理来实现。论文首先分析了射频前端和基带处理单元的结构体系,比较其优缺点,根据系统设计所要求的灵活性、便携性和低功耗的特点,最终确立了以AD9361作为射频前端,以ZYNQ作为基带处理单元的总体设计方案。针对上述方案,本文主要对以下几个方面内容进行研究:(1)针对整机方案设计的功能划分以及做出的器件选型,将系统分成射频前端、基带处理和电源系统三个部分进行设计,并使用Cadence电子设计软件完成了三个模块的硬件电路设计。(2)深入研究了AD9361的体系架构,对内部的系统组件进行了详细分析,同时对AD9361寄存器进行了梳理总结,并采用了SPI接口完成了对AD9361寄存器的配置。(3)深入研究了零中频架构存在的主要问题,从理论上推导了直流偏置和镜像干扰产生的原因和对系统造成的影响,并给出了直流偏置和镜像干扰的数字校准方案。(4)深入研究了ZYNQ片上系统的体系架构,借助Vivado开发工具实现各类IP的设计,包括解决直流偏置和镜像干扰的IP核设计,配置锁相环芯片AD4350的IP核设计,对基带信号进行FFT的IP核设计等。最后将设计的各类IP搭建成一个完整的硬件逻辑系统。本文设计并实现了一种基于AD9361和ZYNQ的微型频谱监测设备,该设备的工作频率为70MHz至6GHz,实时测量带宽最大可达56MHZ,具有体积小、重量轻、功耗低、可扩展性强的优点。系统射频前端和基带处理单元均能稳定工作,对测试出来的结果进行分析,达到了预定的要求。对现阶段无线电频谱监测,特别是需要进行移动作业的场所有着重要的意义。