一種基于LabVIEW和第三方驅動程序的無線電環(huán)境自動測試平臺

李升陽，董亮，樂林株

一種基于LabVIEW和第三方驅動程序的無線電環(huán)境自動測試平臺

李升陽1，董亮2，樂林株2

(1. 云南省無線電監(jiān)測中心，云南昆明，650228；2.中國科學院云南天文臺，云南昆明，650000)

一種基于LabVIEW和第三方驅動程序的自動化無線電環(huán)境測試平臺，分別由天線控制轉臺、總控電腦、頻譜儀三部分組成，其中總控電腦分別與天線轉動平臺、頻譜儀相連；而集成于總控電腦中的控制程序包括實時天線轉動平臺控制和頻譜儀控制兩個子模塊，其中實時天線轉動平臺控制模塊通過串口向天線轉臺下發(fā)當前的方位、俯仰值，頻譜儀控制模塊通過網(wǎng)線將總控電腦與頻譜儀相連具有設置控制頻譜儀的觀測參數(shù)，讀取觀測數(shù)據(jù)的功能。

無線電環(huán)境；LabVIEW；自動測試；無線電干擾；射電天文

0 引言

隨著電子科學技術的發(fā)展，越來越多的無線電頻率被使用，頻率資源日趨緊缺，無線電環(huán)境日趨復雜，因此造成的無線電干擾越來越多，對一些關鍵的無線電業(yè)務例如射電天文觀測業(yè)務影響十分嚴重。具體表現(xiàn)為如果無線電干擾在射電天文業(yè)務觀測頻段上電平值過強，會造成接收機飽和，從而無法接收到天文信號或者產(chǎn)生假頻譜信號；無線電干擾信號頻譜還會與天文信號頻譜發(fā)生譜間干涉，導致背景噪聲不平坦，影響射電天文信號的相對定標以及太難聞信號的恢復和分析。而目前消除或者規(guī)避無線電干擾的方法包括在接收機鏈路上設置陷波器（notch filter），通過陷波器阻斷無線電干擾，這樣可獲得相對“純凈”的頻段；還有可以采用數(shù)字匹配濾波器（digital matched filter），通過趨近于維納解（wiener solution）的到良好的矩形系數(shù)，進而濾除無線電干擾；另外可以通過選擇無線電環(huán)境良好的地理位置建設射電天文望遠鏡來避開無線電干擾，這樣是目前規(guī)避無線電干擾最有效直接的手段，因此，長期的無線電環(huán)境測試及對比分析是對射電天文業(yè)務選址考察的一項重要參考依據(jù)。為此，我們做了基于LabVIEW圖形化編程軟件和第三方驅動的程序的自動化無線電環(huán)境測試平臺，該平臺主要適用于野外無線電環(huán)境測試及大型射電天文業(yè)務選址考察等領域，高效解決了野外快速無線電環(huán)境測試平臺搭建、開展工作及自動測試等問題，具有安裝簡單、自動測試、自動儲存數(shù)據(jù)等優(yōu)點。

1 方案設計

一種基于LabVIEW和第三方驅動程序的自動化無線電環(huán)境測試平臺由天線控制轉臺、控制電腦、頻譜儀三部分組成，其中控制電腦集成了天線轉動平臺控制和頻譜儀控制兩個字模塊，分別控制天線方位角、俯仰值和記錄觀測數(shù)據(jù)。具體實施方案如下：

（1）測試天線直接鏈接到寬帶低噪聲放大器輸入端；

（2）將天線固定在轉臺上，控制電腦通過RS232協(xié)議經(jīng)長串口線控制轉臺；

（3）低噪聲放大器輸出端通過射頻電纜連接到頻譜儀，控制電腦通過TCP/IP協(xié)議經(jīng)網(wǎng)線連接到頻譜儀；

（4）在控制電腦上通過軟件設置天線方位角、步進和每個方位角的駐留時間以及頻譜儀的分辨率帶寬（RBW）、掃描寬度（span）、中心頻率（center frequency）、掃描點數(shù)（points）等參數(shù)，實時顯示當前掃描頻譜，隨方位角變化自動更新，顯示頻譜包括最大保持和實時均值。

（5）參數(shù)設置完畢后啟動程序，天線由初始方位角自動開始測量。

一種基于LabVIEW和第三方驅動程序的自動化無線電環(huán)境測試平臺的設置及測量流程圖如下。

2 測量過程及結果

根據(jù)設計方案，我們進行了一次實地測試，在位于云南省景東縣海拔2450米的哀牢山搭建了一套基于LabVIEW和第三方驅動程序的自動化無線電環(huán)境測試平臺。在30MHz-13.2GHz頻段上進行了連續(xù)24小時全方位測試，整個測試過程中，系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，輸出的數(shù)據(jù)真實有效，由此可驗證一種基于LabVIEW和第三方驅動程序的自動化無線電環(huán)境測試平臺在實際測試中高效可靠。

3 總結

一種基于LabVIEW和第三方驅動程序的自動化無線電環(huán)境測試平臺就是對此最好的體現(xiàn)，該平臺通過軟硬結合,讓軟件自動化在整個系統(tǒng)中替代了人工測量，不僅避免了人工測量中的誤差，而且縮短了測量時間、提高了工作效率。

[1] 李建斌,彭勃,孫建民,等.射電天文站電磁環(huán)境測量方法及分析[J].電波科學學報,2009,24(3):523-528.

[2] 豈興明,田京京,夏寧.LabVIEW入門與實戰(zhàn)開發(fā)100例[M].電子工業(yè)出版社,北京,2011.

[3] 逯穎.基于LabVIEW的串行通信接口設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術,2006,29(17):123-124.

A sort of automatic radio environment testing platform based on LabVIEW and A 3rd party driver

Li Shengyang1，Dong Liang2，Yue Linzhu2
( 1. Yunnan Radio Monitor Center, Kunming Yunnan 650228;2. Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kunming Yunnan ,650000)

A sort of automatic radio environment testing platform based on LabVIEW and a 3rd party driver, this platform is made of antenna controller holder, general control computer and spectrum analyser. The general control computer is separated connected with antenna controller holder and spectrum analyser. And the control program which is integrated in the control computer include a real-time antenna rotate controller module and spectrum analyser controller module. The real-time antenna rotate controller module send current orientation, pitch value to the antenna rotate holder through serial port. The spectrum analyser controller module could set the testing parameters and extract testing data after the general computer and spectrum analyser are connected by cable.

electromagnetic environment; LabVIEW; automatic measurement; radio interference; radio astronomy

圖1 設置及測量流程圖

本文受國家自然科學基金項目青年基金（11303094）、國家自然科學基金天文聯(lián)合基金（U1431113）、云南省應用基礎研究計劃應用基礎研究面上項目（2015FB189）和西部之光A類人才計劃資助。