测量是科学的基础,而频谱分析仪是一种通用且重要的信号频域测量仪器,被广泛应用于军事、民用领域。据资料统计,截至2013年度国内95%的先进仪器来源于进口。对于频谱分析仪,国内厂家虽开发了自主品牌,但只取得了一部分低端市场,硬件平台限制、开发周期长、设计成本高等因素一直制约着国内产品的创新。随着软件无线电技术的快速发展,其开放性、灵活性、可重构性的特点促使着现代频谱分析仪的技术革新,同时带给我国频谱分析仪事业新的发展契机。软件无线电的应用,不仅可以降低开发难度与投入成本,而且使得可重构仪器成为一种发展趋势。论文主要研究了信号频谱分析技术,并在团队自主研发的软件无线电平台上开发了一种可重构的模数混合型频谱分析仪。论文的工作主要包括以下几方面:第一,设计了信号频谱分析方案。在调研频谱分析仪基本原理与关键技术原理的基础上,结合硬件平台特性和项目需求,重点设计了一种基于多速率信号处理、离散频谱分析与校正等技术的频谱分析方案,采用高效抽取滤波、FFT等技术实现了高频率分辨率,使用Hanning窗减小了频谱泄露,利用比值校正法和能量重心校正法降低了频谱分析误差。同时,给出了各个子模块的详细设计、算法依据与处理流程,并搭建仿真链路,进行了算法仿真与分析。第二,探讨了频谱分析方案的详细实现。根据算法方案和硬件特性,深入探讨了数字中频系统的FPGA实现,讨论了重点模块的最优化实现结构,同时给出了各个子模块的逻辑结构与实现要点。并且在上位机实现了频谱分析界面软件,完成了频谱参数动态配置与分析结果可视化显示。第三,验证了系统实现方案。利用软件无线电平台及相关设备,对数字中频系统和上位机界面软件进行了详细的功能测试,从整体上对信号频谱分析系统的关键性能进行了硬件测试与分析,较为全面地验证了实现方案的合理性与可行性。结果表明,论文实现了一种基于软件无线电的模数混合型频谱分析仪,它能对1MHz~4GHz频率范围、30MHz带宽的信号进行频谱测量,能完成5Hz~60kHz频率分辨率可调分析。论文采用了模块化、参数化的设计方式,并结合上位机软件,使得整个系统可调、可控且可重构,为频谱分析仪的进一步探索提供了参考。