王四倍，劉洪亮，劉 朋，賀天章

（洛陽電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽 471003）

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，并沒有將儀器數(shù)據(jù)錄取下來供事后分析使用，也沒有對(duì)此加以開發(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)與頻譜儀通過以太網(wǎng)絡(luò)連接，可設(shè)計(jì)軟件訪問頻譜儀，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)原理見圖1。

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)來自接收機(jī)，回放模式下數(shù)據(jù)來自保存的數(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)將被寫入文件?；胤拍Ｊ较禄胤艛?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。

圖2 程序組成結(jié)構(gòu)圖

軟件與頻譜儀通過網(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)。

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?？梢栽O(shè)置偵收信號(hào)的觸發(fā)電平，以濾除過小的信號(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。

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。

圖5 數(shù)據(jù)錄取控制軟件實(shí)時(shí)頻譜圖

3 結(jié) 語

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，通過軟件開發(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。

圖6 SPAN=0 Hz的時(shí)域圖形

[1]聞星星.電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2013.

[2]段志強(qiáng).頻譜分析儀測(cè)試結(jié)果的保存方法研究[J].電子質(zhì)量，2013（1）：40?42.

[3]劉小兵.自動(dòng)頻譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2010.

[4]張海林.提高頻譜分析儀幅度測(cè)量精度的方法[J].中國(guó)儀器儀表，2007（1）：84?86.

[5]ESTRADA Pablo.Optimizing spectrum analyzer amplitude ac?curacy[R].USA：Agilent Technologies，2000.

[6]文娟.頻譜儀監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2013.