基于多線(xiàn)程技術(shù)的天線(xiàn)實(shí)時(shí)測量系統研究

　　系統軟件用戶(hù)界面可以完成所有測量參數的輸入和設置并及時(shí)響應用戶(hù)操作，除此線(xiàn)程外建立額外的工作者線(xiàn)程實(shí)現其他功能的并行工作，提高系統實(shí)時(shí)性，在用戶(hù) 界面實(shí)時(shí)更新顯示儀器的運行狀態(tài)和系統的測量進(jìn)度以供用戶(hù)了解系統狀態(tài)，同時(shí)對測量數據進(jìn)行實(shí)時(shí)地讀取和保存，便于后期的進(jìn)一步處理和研究。

　　0 引言

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)和現代電子測量技術(shù)在儀器領(lǐng)域的應用和普及，特別是電子測量?jì)x器計算機接口及相應標準的出現，使得計算機與儀器間的通信簡(jiǎn)單易得，用戶(hù)可以通過(guò)計算機程序進(jìn)行儀器控制和數據讀取與存儲，這些技術(shù)的發(fā)展使得天線(xiàn)自動(dòng)測量系統的實(shí)現成為可能。

　　以往基于單線(xiàn)程的簡(jiǎn)單測量系統，對用戶(hù)操作的響應以及多任務(wù)之間的切換需要使用“中斷處理”來(lái)完 成，極大地影響了系統的實(shí)時(shí)性和工作效率，測量過(guò)程中軟件進(jìn)入數據讀取與存儲的循環(huán)過(guò)程，使得用戶(hù)界面進(jìn)入“假死”狀態(tài)，無(wú)法對測量進(jìn)行控制和了解系統測 量的實(shí)時(shí)進(jìn)度。為了彌補這些不足，需要做到多任務(wù)的并行工作，而多線(xiàn)程技術(shù)以其避免阻塞、同時(shí)執行多項任務(wù)、減小運行過(guò)程和用戶(hù)界面的相互影響，以及最大 程度地利用多處理器性能的獨特優(yōu)點(diǎn)很好地滿(mǎn)足了這一要求。

　　本文設計了一套基于多線(xiàn)程技術(shù)的天線(xiàn)實(shí)時(shí)測量系統，提供了布局簡(jiǎn)潔而功能完善的用戶(hù)界面，可以完成 所有測量參數的輸入和設置并及時(shí)響應用戶(hù)操作，使用不同線(xiàn)程實(shí)現多個(gè)任務(wù)的并行工作，提高系統實(shí)時(shí)性，在用戶(hù)界面實(shí)時(shí)更新顯示儀器的運行狀態(tài)和系統的測量 進(jìn)度以供用戶(hù)了解系統狀態(tài)，同時(shí)實(shí)現了測量數據的實(shí)時(shí)讀取和保存，便于后期的進(jìn)一步處理和研究。

　　1 系統概述

　　1.1 系統工作原理

　　本測量系統使用旋轉天線(xiàn)測量法，輔助天線(xiàn)(源天線(xiàn))連接到矢網(wǎng)發(fā)射端口，待測天線(xiàn)連接到矢網(wǎng)接收端 口，使待測天線(xiàn)的待測平面與轉臺旋轉平面平行，使用矢網(wǎng)測量不同角度的傳輸參數(S 參數)，利用這些數據便可以做出特定頻率下的天線(xiàn)方向圖。此外矢網(wǎng)的掃頻特性為天線(xiàn)測量提供了另外一個(gè)優(yōu)勢，即在一次測量中，可以得到在某一頻段內多個(gè)頻 點(diǎn)的測量數據，可以通過(guò)對比不同頻點(diǎn)的數據和天線(xiàn)方向圖對天線(xiàn)的頻率特性進(jìn)行比較和分析。

　　1.2 系統組成

　　該測試系統由五部分組成：微波暗室，計算機(系統軟件)，矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀，程控轉臺和源天線(xiàn)。其布局如圖1所示。

　　主控計算機與矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀通過(guò)LAN線(xiàn)互連，與傳統的GPIB總線(xiàn)模式比較，突破了通信距離限制，具有數據流量大、控制靈活、易于設備共享、數據共享等優(yōu)點(diǎn)。矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀用于掃頻信號的發(fā)射與接收，源天線(xiàn)通過(guò)同軸線(xiàn)與連接到矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀功率發(fā)射端的功率放大器相連，待測天線(xiàn)通過(guò)同軸線(xiàn)與矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的功率接收端口相連。

　　主控計算機與轉臺控制箱通過(guò)USB接口相連，不需要考慮轉臺控制的機械流程，只需要編程完成與控制箱的通信，即可控制轉臺和獲取轉臺狀態(tài)數據。矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀與轉臺控制箱之間通過(guò)BNC接頭同軸電纜連接，轉臺控制箱通過(guò)此電纜向矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀發(fā)送測量所需的觸發(fā)脈沖。

　　2 系統軟件實(shí)現

　　編寫(xiě)系統軟件使用的編譯環(huán)境是基于VC++的MFC(Microsoft Foundation Classes)，使用面向對象的程序設計(Object Oriented Programming,OOP)方法，分別使用基于VISA(Virtual Instrument Software Architec-ture)庫的SCPI(Standard Commands for ProgrammableInstruments)指令和Mint運動(dòng)控制語(yǔ)言進(jìn)行編程完成計算機與矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀和轉臺的通信，控制儀器并讀取信息和數據。