基于局域網(wǎng)的頻譜儀信號(hào)參數(shù)錄取方法研究

摘 "要： 立足實(shí)際裝備，對(duì)電波監(jiān)測(cè)類裝備的監(jiān)測(cè)原理進(jìn)行了深入研究。提出了通過(guò)局域網(wǎng)連接頻譜儀并設(shè)置參數(shù)、錄取頻譜儀實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)參數(shù)的方法。通過(guò)設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)頻譜儀數(shù)據(jù)錄取系統(tǒng)。達(dá)到豐富電波監(jiān)測(cè)的測(cè)量手段、提高測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)化水平的目的。對(duì)今后監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)、擴(kuò)展、虛擬儀器設(shè)計(jì)都具有一定的指導(dǎo)作用。同時(shí)，對(duì)電波監(jiān)測(cè)類裝備的研制及改進(jìn)也有一定的借鑒意義，可提高測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)化水平。

關(guān)鍵詞： 頻譜儀; 數(shù)據(jù)錄取; 方法研究; 電波監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)： TN964?34 " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)： 1004?373X（2015）02?0043?03

Method for LAN?based signal parameter extraction of spectrum analyzer

WANG Si?bei， LIU Hong?liang， LIU Peng， HE Tian?zhang

（Luoyang Electronic Equipment Test Center， Luoyang 471003， China）

Abstract： The principle of radio monitoring equipments is analyzed for improving the performance of actual equipments. The method to connect the spectrum analyzer through local area network， set the parameters and extract real?time display para?

meters is proposed. The data extracting system of spectrum analyzers was designed and realized by means of a software， which enriched the measurement means of radio monitoring and improved the automation level of measuring instruments. It has a guiding role for future implementation and expansion of radio monitoring equipment， as well as virtual instrument design. Meanwhile， it has a certain reference significance for development and improvement of radio monitoring equipments， which can improve the automation level of measuring instruments for sure.

Keywords： spectrum analyzer; data extraction; method study; radio wave monitoring

在電波監(jiān)測(cè)類設(shè)備中，一般都是采用寬帶加測(cè)量?jī)x器監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)體制，儀器監(jiān)測(cè)只是供觀察之用，并沒(méi)有將儀器數(shù)據(jù)錄取下來(lái)供事后分析使用，也沒(méi)有對(duì)此加以開(kāi)發(fā)和更深層次的利用。而頻譜儀等儀器在對(duì)外界參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)存在著精度高、結(jié)果可信度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、可保存等優(yōu)點(diǎn)。在此不能忽視儀器的優(yōu)點(diǎn)，所以如果能將頻譜儀的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)利用，和接收機(jī)的數(shù)據(jù)融合使用，對(duì)外界的信號(hào)監(jiān)測(cè)將更加可靠、完善[1?2]。本文旨在研究通過(guò)局域網(wǎng)控制頻譜儀，錄取頻譜儀的數(shù)據(jù)參數(shù)并進(jìn)行顯示、保存和回放的方法。通過(guò)本文的研究，能夠直接應(yīng)用于電波監(jiān)測(cè)類裝備的研制開(kāi)發(fā)，可提高測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)化水平，指導(dǎo)窄帶測(cè)量接收機(jī)的研制。

1 "軟件設(shè)計(jì)實(shí)施

計(jì)算機(jī)與頻譜儀通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)連接，可設(shè)計(jì)軟件訪問(wèn)頻譜儀，實(shí)時(shí)錄取各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)頻譜信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，完成頻譜和脈沖的監(jiān)測(cè)和記錄任務(wù)，同時(shí)將選定頻率的信號(hào)參數(shù)保存。數(shù)據(jù)是通過(guò)局域網(wǎng)直接從頻譜儀上錄取的，對(duì)頻譜儀進(jìn)行幅度修正可提高幅度測(cè)量精度，頻譜儀帶有內(nèi)置的幅度修正程序，可將逐點(diǎn)的頻率響應(yīng)特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在表單中，并自動(dòng)將其應(yīng)用到測(cè)量數(shù)據(jù)中，對(duì)顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行修正[3?5]。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理見(jiàn)圖1。

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圖1 系統(tǒng)工作原理圖

根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)置參數(shù)，程序工作分為頻譜模式和脈沖模式，頻譜模式下頻譜儀工作于常規(guī)的頻譜掃描模式，用于頻譜監(jiān)測(cè)和測(cè)量信號(hào)頻率幅度信息。脈沖模式下頻譜儀工作于“0 SPAN”模式，用于脈沖參數(shù)測(cè)量。由于頻譜模式與脈沖模式所獲取數(shù)據(jù)的意義及后期處理不同，因此在監(jiān)測(cè)設(shè)置中有一個(gè)模式標(biāo)志，當(dāng)程序接收到數(shù)據(jù)后判斷此標(biāo)志決定后期處理。若是頻譜模式則搜索峰值功率，若是脈沖數(shù)據(jù)則搜索脈沖。

根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源，程序工作分為實(shí)時(shí)模式和回放模式，實(shí)時(shí)模式下數(shù)據(jù)來(lái)自接收機(jī)，回放模式下數(shù)據(jù)來(lái)自保存的數(shù)據(jù)文件。實(shí)時(shí)模式下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由接收機(jī)讀取的數(shù)據(jù)組成，并根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)置處理出監(jiān)測(cè)脈沖或者峰值功率。若選擇記錄數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將被寫(xiě)入文件。回放模式下回放數(shù)據(jù)由文件讀取的數(shù)據(jù)組成，并根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)置處理出回放脈沖或者回放功率。視圖顯示會(huì)分別根據(jù)實(shí)時(shí)/回放模式和脈沖/頻譜模式判斷顯示什么數(shù)據(jù)[6]。

程序由設(shè)置庫(kù)，監(jiān)測(cè)設(shè)置，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)脈沖，回放數(shù)據(jù)和回放脈沖組成。設(shè)置庫(kù)保存了所有的監(jiān)測(cè)設(shè)置，程序啟動(dòng)時(shí)由文件載入，程序運(yùn)行時(shí)可以再庫(kù)中添加、修改和刪除設(shè)置。程序退出時(shí)保存設(shè)置。監(jiān)測(cè)設(shè)置有設(shè)置庫(kù)中的設(shè)置選擇組成，實(shí)時(shí)模式下運(yùn)行監(jiān)測(cè)任務(wù)，如圖2所示。

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圖2 程序組成結(jié)構(gòu)圖

軟件與頻譜儀通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，提取頻譜儀數(shù)據(jù)，同時(shí)設(shè)置各種參數(shù)控制頻譜儀，獲取跡線數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示頻譜變化，同時(shí)將設(shè)置的頻率信息保存到選定的記錄文件中。頻譜模式下軟件在主界面上實(shí)時(shí)顯示頻譜變化，在該軟件中可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置頻率、觸發(fā)電平、參考、觸發(fā)延遲和掃描時(shí)間等參數(shù)，軟件控制頻譜儀進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。程序的工作原理流程圖如圖3所示。

脈沖模式下頻譜儀顯示的是信號(hào)的幅度包絡(luò)，若輸入信號(hào)脈沖調(diào)制信號(hào)，顯示的是脈沖串。頻譜儀所顯示的數(shù)據(jù)可以通過(guò)控制接口傳輸至PC上進(jìn)行處理，可以得到脈沖的脈寬、峰值功率、重復(fù)周期、到達(dá)時(shí)間等信息。

任務(wù)中可能要對(duì)不止一個(gè)頻率的信號(hào)進(jìn)行觀察和測(cè)量，而脈沖模式僅能工作于一個(gè)固定的點(diǎn)頻，為解決這個(gè)矛盾，設(shè)計(jì)了任務(wù)管理功能。每一個(gè)頻點(diǎn)的測(cè)量參數(shù)被存為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)置，每次任務(wù)由預(yù)先存儲(chǔ)的設(shè)置中選擇若干個(gè)組成當(dāng)前任務(wù)。啟動(dòng)脈沖監(jiān)測(cè)任務(wù)后，軟件依次使用設(shè)置列表中的參數(shù)設(shè)置頻譜儀并讀取和測(cè)量脈沖參數(shù)。

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圖3 軟件工作原理圖

軟件在設(shè)計(jì)時(shí)主要使用了以下技術(shù)：

（1） 使用內(nèi)存兼容DC繪制方法和跳過(guò)擦除背景的方法加速頻譜和脈沖數(shù)據(jù)繪制;

（2） 使用可動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的類管理跡線數(shù)據(jù)，使用鏈表管理脈沖串?dāng)?shù)據(jù)。

2 "軟件功能測(cè)試

軟件可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置偵收頻率中心點(diǎn)及帶寬，以確保偵收所需的信號(hào)范圍。可以設(shè)置偵收信號(hào)的觸發(fā)電平，以濾除過(guò)小的信號(hào)及雜散，減小信號(hào)分選的壓力。可以設(shè)置參考、衰減、觸發(fā)延遲以及掃描時(shí)間等參數(shù)，這些參數(shù)的設(shè)置給了操作人員及信號(hào)分析人員更大的靈活度和主動(dòng)性，使裝備信號(hào)分選更加人性化，提高了工作效率。還可以選擇保存數(shù)據(jù)記錄、可以圖形化顯示信號(hào)，可以以表格的形式顯示偵收的信號(hào)參數(shù)，具體設(shè)置如圖4所示。

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圖4 設(shè)置界面圖

界面的上面區(qū)域?yàn)閳D形顯示，下面區(qū)域?yàn)閿?shù)據(jù)顯示。在實(shí)際工作過(guò)程中，均實(shí)時(shí)更新，當(dāng)工作在頻譜測(cè)量模式時(shí)，只顯示頻域圖形和頻點(diǎn)、功率。當(dāng)工作于脈沖測(cè)量模式時(shí)，則圖形界面顯示的是脈沖波形，可讀取脈沖幅度、脈寬、重周等參數(shù)。

通過(guò)測(cè)試可以得出：監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的測(cè)幅、測(cè)頻、測(cè)脈寬和測(cè)重周的精度可以達(dá)到應(yīng)用要求。系統(tǒng)能在頻譜儀的量程范圍內(nèi)錄取頻譜儀數(shù)據(jù)，對(duì)頻率、脈寬、重周、幅度等參數(shù)的測(cè)量精度較高，豐富了監(jiān)測(cè)手段，增強(qiáng)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能及實(shí)用性，具備信號(hào)錄取及監(jiān)測(cè)功能。實(shí)際的監(jiān)測(cè)如圖5、圖6所示。

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圖5 數(shù)據(jù)錄取控制軟件實(shí)時(shí)頻譜圖

3 "結(jié) "語(yǔ)

本文立足實(shí)體裝備，分析了基于局域網(wǎng)的頻譜儀數(shù)據(jù)錄取方法，通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和圖形的錄取、顯示和保存，錄取的數(shù)據(jù)及圖形能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地反映頻譜儀上的信號(hào)。研究成果通用性、可移植性較強(qiáng)，自動(dòng)化水平高，提高了裝備工作效率，豐富了電波監(jiān)測(cè)的測(cè)量手段，可提高測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)化水平，有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。對(duì)今后測(cè)量?jī)x器的數(shù)據(jù)錄取功能實(shí)現(xiàn)、擴(kuò)展，測(cè)量軟件設(shè)計(jì)、虛擬儀器設(shè)計(jì)等都具有一定的指導(dǎo)作用。

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圖6 SPAN=0 Hz的時(shí)域圖形

參考文獻(xiàn)

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