李升陽(yáng)，董亮，樂(lè)林株

一種基于LabVIEW和第三方驅(qū)動(dòng)程序的無(wú)線(xiàn)電環(huán)境自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)

李升陽(yáng)1，董亮2，樂(lè)林株2

(1. 云南省無(wú)線(xiàn)電監(jiān)測(cè)中心，云南昆明，650228；2.中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)，云南昆明，650000)

一種基于LabVIEW和第三方驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)，分別由天線(xiàn)控制轉(zhuǎn)臺(tái)、總控電腦、頻譜儀三部分組成，其中總控電腦分別與天線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、頻譜儀相連；而集成于總控電腦中的控制程序包括實(shí)時(shí)天線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)控制和頻譜儀控制兩個(gè)子模塊，其中實(shí)時(shí)天線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)控制模塊通過(guò)串口向天線(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)下發(fā)當(dāng)前的方位、俯仰值，頻譜儀控制模塊通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)將總控電腦與頻譜儀相連具有設(shè)置控制頻譜儀的觀(guān)測(cè)參數(shù)，讀取觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的功能。

無(wú)線(xiàn)電環(huán)境；LabVIEW；自動(dòng)測(cè)試；無(wú)線(xiàn)電干擾；射電天文

0 引言

隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的無(wú)線(xiàn)電頻率被使用，頻率資源日趨緊缺，無(wú)線(xiàn)電環(huán)境日趨復(fù)雜，因此造成的無(wú)線(xiàn)電干擾越來(lái)越多，對(duì)一些關(guān)鍵的無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)例如射電天文觀(guān)測(cè)業(yè)務(wù)影響十分嚴(yán)重。具體表現(xiàn)為如果無(wú)線(xiàn)電干擾在射電天文業(yè)務(wù)觀(guān)測(cè)頻段上電平值過(guò)強(qiáng)，會(huì)造成接收機(jī)飽和，從而無(wú)法接收到天文信號(hào)或者產(chǎn)生假頻譜信號(hào)；無(wú)線(xiàn)電干擾信號(hào)頻譜還會(huì)與天文信號(hào)頻譜發(fā)生譜間干涉，導(dǎo)致背景噪聲不平坦，影響射電天文信號(hào)的相對(duì)定標(biāo)以及太難聞信號(hào)的恢復(fù)和分析。而目前消除或者規(guī)避無(wú)線(xiàn)電干擾的方法包括在接收機(jī)鏈路上設(shè)置陷波器（notch filter），通過(guò)陷波器阻斷無(wú)線(xiàn)電干擾，這樣可獲得相對(duì)“純凈”的頻段；還有可以采用數(shù)字匹配濾波器（digital matched filter），通過(guò)趨近于維納解（wiener solution）的到良好的矩形系數(shù)，進(jìn)而濾除無(wú)線(xiàn)電干擾；另外可以通過(guò)選擇無(wú)線(xiàn)電環(huán)境良好的地理位置建設(shè)射電天文望遠(yuǎn)鏡來(lái)避開(kāi)無(wú)線(xiàn)電干擾，這樣是目前規(guī)避無(wú)線(xiàn)電干擾最有效直接的手段，因此，長(zhǎng)期的無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試及對(duì)比分析是對(duì)射電天文業(yè)務(wù)選址考察的一項(xiàng)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(qū)動(dòng)的程序的自動(dòng)化無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)，該平臺(tái)主要適用于野外無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試及大型射電天文業(yè)務(wù)選址考察等領(lǐng)域，高效解決了野外快速無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)搭建、開(kāi)展工作及自動(dòng)測(cè)試等問(wèn)題，具有安裝簡(jiǎn)單、自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。

1 方案設(shè)計(jì)

一種基于LabVIEW和第三方驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)由天線(xiàn)控制轉(zhuǎn)臺(tái)、控制電腦、頻譜儀三部分組成，其中控制電腦集成了天線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)控制和頻譜儀控制兩個(gè)字模塊，分別控制天線(xiàn)方位角、俯仰值和記錄觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。具體實(shí)施方案如下：

（1）測(cè)試天線(xiàn)直接鏈接到寬帶低噪聲放大器輸入端；

（2）將天線(xiàn)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上，控制電腦通過(guò)RS232協(xié)議經(jīng)長(zhǎng)串口線(xiàn)控制轉(zhuǎn)臺(tái)；

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

（4）在控制電腦上通過(guò)軟件設(shè)置天線(xiàn)方位角、步進(jìn)和每個(gè)方位角的駐留時(shí)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(diǎn)數(shù)（points）等參數(shù)，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前掃描頻譜，隨方位角變化自動(dòng)更新，顯示頻譜包括最大保持和實(shí)時(shí)均值。

（5）參數(shù)設(shè)置完畢后啟動(dòng)程序，天線(xiàn)由初始方位角自動(dòng)開(kāi)始測(cè)量。

一種基于LabVIEW和第三方驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)的設(shè)置及測(cè)量流程圖如下。

2 測(cè)量過(guò)程及結(jié)果

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，我們進(jìn)行了一次實(shí)地測(cè)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(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)。在30MHz-13.2GHz頻段上進(jìn)行了連續(xù)24小時(shí)全方位測(cè)試，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，輸出的數(shù)據(jù)真實(shí)有效，由此可驗(yàn)證一種基于LabVIEW和第三方驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)在實(shí)際測(cè)試中高效可靠。

3 總結(jié)

一種基于LabVIEW和第三方驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無(wú)線(xiàn)電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)就是對(duì)此最好的體現(xiàn)，該平臺(tái)通過(guò)軟硬結(jié)合,讓軟件自動(dòng)化在整個(gè)系統(tǒng)中替代了人工測(cè)量，不僅避免了人工測(cè)量中的誤差，而且縮短了測(cè)量時(shí)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(cè)量方法及分析[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào),2009,24(3):523-528.

[2] 豈興明,田京京,夏寧.LabVIEW入門(mén)與實(shí)戰(zhàn)開(kāi)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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),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(shè)置及測(cè)量流程圖

本文受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目青年基金（11303094）、國(guó)家自然科學(xué)基金天文聯(lián)合基金（U1431113）、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃應(yīng)用基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目（2015FB189）和西部之光A類(lèi)人才計(jì)劃資助。