随着短波电台用户越来越多，以及敌意干扰的不断发展，频谱资源匮乏和频谱管理效率低都将成为短波通信的技术瓶颈。认知无线电技术以其快速频谱感知能力，为短波通信技术的发展开辟了新天地。从阐述认知无线电技术和短波通信的相关理论入手，本文首先描述了认知无线电的定义、特点、关键技术、研究现状以及短波通信的传播方式、基本特性，进而引出了频谱感知技术在短波通信中的重要作用。本文的主要研究工作包括：第一，研究短波频谱感知系统的设计理论。分析频谱感知算法，得出能量检测算法是目前最适合在短波通信内使用并且可以实现的算法。能量检测是基于FFT运算的一种功率谱估计，本文在研究频谱感知算法的同时，对FFT的实现也做了相关研究工作。通过对模拟信号采样理论的阐述，设计一种专用于短波频谱感知系统的改进式短波接收架构，对其中组成模块的设计做理论分析。第二，设计了系统平台整体架构。主要内容包括：短波射频接收前端的架构设计、采样率的确定以及数字信号处理模块的架构设计。其中，短波射频接收前端的架构设计包括：短波预选滤波器、低噪声放大器、多频段窄带电调谐滤波器、自动增益控制以及中频放大模块。通过Matlab软件对系统平台的设计做理论仿真，并分析了仿真结果，验证了设计方案的可行性。第三，完成对短波射频接收前端中各个模块的硬件静态调试和实验测试，通过对算法的软件调试，完成能量检测算法的实现。分析实验结果，说明本系统设计可以实现短波频段内的频谱感知功能。