冯 战，陈文强，陈 磊，陈 帅

（北京航天飞行控制中心，北京 100094）

在卫星地面测控系统中，对无线电频谱的实时监视至关重要，测控信号的实时频谱能帮助岗位人员及时获取测控信号的状态，并辅助判断地面站测控天线和卫星当前的通信及工作状况。目前国内各地面测控站的频谱监视系统多，主流通过中频矩阵切换与多台频谱仪的组合来进行多通道监视[1]，整套系统精度高，但所需硬件设备数量多，价格昂贵；部分解决方案采用ARM 软件、高性能DSP（Digital Signal Processing）、FPGA（Field Programmable Gate Array）等分立模块实现频谱采集、处理、分析单元设计，结合多路信号选择矩阵，通过与微机交互进行显示[2]。软件无线电（Software-Defined Radio,SDR）于90 年代在美国提出，其将无线通信中难以更改的固件跳过，依托统一标准化的硬件，在软件中对信号进行处理。软件无线电的发展为低成本、可拓展的频谱监测系统设计提供了一种新思路。基于软件无线电的低研发成本的射频硬件系统已经被应用于电磁监测领域[3]、射频识别[4]、无线通信[5-6]、信号处理[7]等各类通信领域。

该文针对卫星地面测控站的频谱监视需求，研究了一种基于通用软件无线电硬件外设USRP（Universal Software Radio Peripheral）及GNU Radio 软件开发平台的一种多通道、可拓展实时频谱监视系统。传统的通信系统实验平台采用固化的硬件设施来实现，因此缺乏灵活性；采用软件仿真工具如Matlab/Simulink 则无法直观体验，难以验证系统的现实可行性[8]。在实际工作中,USRP 扮演无线通信系统中数字基带和中频处理的角色，所有的数字变频、采样和插值等高速信号处理操作都在FPGA 上完成,其余的基带信号编码、调制和解调等数据处理由计算机CPU 完成。……