基于GNU Radio和USRP新型软件频谱分析仪

余兵才，姚 明，邓晓华，丁 军

(1.南昌大学a.信息工程学院； b.空间科学与技术研究所 南昌330031)

(2.咸阳市防雷中心， 陕西咸阳712000)

0 引言

GNU Radio是一个可以构建软件无线电系统［1］的开源软件平台，在Linux系统上运行;专门设计的通用软件无线电外围设备(USRP)是可支持GNU Radio的一套射频前端，这二者结合起来，已经实现了非常复杂且成本较低的软件无线电平台。软件无线电是指一个无线电通信系统用软件实现无线电信号的调制和解调等重要过程。软件定义无线电和软件定义频谱分析仪［2］使用相同的技术，因此可以基于 GNU Radio和USRP实现一个复杂且低成本的软件频谱分析仪。

传统频谱分析仪的功能主要由硬件实现，虽然可以比较精确地分析无线信号的频谱，但是其价格一般很昂贵，硬件升级和维护不方便。为了解决上述问题，本文提出了一种基于GNU Radio和USRP的新型软件频谱分析仪的设计方案，首先通过USRP和天线实现对射频信号接收和简单处理，再使用GNU Radio的软件模块对信号进行频谱分析和显示等复杂过程，这样就降低了整个系统开发、维护和升级成本。

1 快速傅里叶变换原理

信号的时域特性经过离散傅里叶变换计算得到频谱特性，并且离散傅里叶变换算法的具体实现需借助于计算机技术和数字信号处理技术。在实际应用中，采用模数转换器(ADC)对连续模拟信号进行采样及量化，转换成离散数字信号。根据低通采样定律，采样频率fs应该至少大于待测信号最高频率Bm的两倍，即fs≥2Bm，才能不失真地恢复待测信号。……