簡 晨，李建平

（國家無線電監(jiān)測中心陜西監(jiān)測站，陜西 西安 712000）

0 引言

電磁環(huán)境測試作為重要的技術(shù)手段，為無線電監(jiān)管部門維護(hù)電波秩序，為環(huán)保監(jiān)管部門保障公眾電磁輻射安全提供了重要的支撐。在設(shè)立臺站選址、擬建臺站的頻率指配和對電磁環(huán)境綜合評價(jià)等方面均需要獲取電磁環(huán)境數(shù)據(jù)。無線電管理?xiàng)l例第六十二條指出，在建設(shè)射電天文臺、氣象雷達(dá)站、衛(wèi)星測控（導(dǎo)航）站、機(jī)場等需要電磁環(huán)境特殊保護(hù)的項(xiàng)目，項(xiàng)目建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)在確定工程選址前對其選址進(jìn)行電磁兼容分析和論證。

電磁環(huán)境測試硬件可利用頻譜分析儀、低噪聲放大器和相應(yīng)測試天線等設(shè)備組合開展。通過獲取頻譜分析儀頻譜數(shù)據(jù)和已知天線因子、線纜損耗等數(shù)據(jù)便可得到場強(qiáng)數(shù)據(jù)。

受頻譜分析儀N9912A自身限制，頻譜數(shù)據(jù)最大輸出限制為10，000個(gè)頻點(diǎn)的電平值，在寬頻帶電磁環(huán)境測試，例如測試短波電磁環(huán)境中的高斯白噪聲時(shí)，需要設(shè)置頻譜儀3 -30MHz，R BW100Hz[1]，對應(yīng)產(chǎn)生遠(yuǎn)超10，000個(gè)頻點(diǎn)電平信息，因此在測試時(shí)需對頻段進(jìn)行分段獲取數(shù)據(jù)。

程序針對Agilent頻譜分析儀N9912A進(jìn)行開發(fā)，解決寬頻段下頻譜數(shù)據(jù)限制問題，并按小時(shí)對測試的場強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

程序采用LavVIEW編程，利用網(wǎng)線連接計(jì)算機(jī)與頻譜儀，利用VISA資源獲取頻譜儀信息，編程采用SCPI語句結(jié)合編程手冊[2]對其進(jìn)行初始化設(shè)置和控制等操作。系統(tǒng)整體采用兩個(gè)While循環(huán)結(jié)構(gòu)，一個(gè)W hile循環(huán)進(jìn)行頻譜儀控制及數(shù)據(jù)讀取，另一個(gè)While循環(huán)進(jìn)行頻譜顯示及數(shù)據(jù)存儲。程序整體流程圖見圖1所示。

圖1 程序整體流程圖

程序界面見圖2所示。輸入部分包括起始頻率、終止頻率、頻率間隔、每段最大點(diǎn)數(shù)、BW設(shè)置、數(shù)據(jù)記錄、場強(qiáng)顯示和天線因子輸入等數(shù)據(jù)。

圖2 程序界面

2 程序主要功能介紹

2.1 寬帶數(shù)據(jù)掃描實(shí)現(xiàn)

受N9912 A系統(tǒng)限制，最大數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為10，000個(gè)。若需記錄超10，000點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，將輸入起始頻率和終止頻率分為M段，每段數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)由輸入決定，前M-1段數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)相同，第M段數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為余下數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。設(shè)F1為起始頻率（Hz），F(xiàn)2為終止頻率（Hz），S為頻率間隔（Hz），每段最大點(diǎn)數(shù)為n，那么記錄的全部點(diǎn)數(shù)N=（F2-F1）/S，此時(shí)根據(jù)N與n的比值分不同情況設(shè)置起始頻率F1終止頻率F2及點(diǎn)數(shù)。詳細(xì)算法流程見圖3所示。

圖3 寬帶數(shù)據(jù)詳細(xì)算法流程圖

圖4 寬帶數(shù)據(jù)掃描子程序面板

在程序?qū)崿F(xiàn)的過程中，設(shè)置掃描點(diǎn)數(shù)（S W E：POIN N語句）時(shí)頻譜儀響應(yīng)有延時(shí)，因此在設(shè)置掃描點(diǎn)數(shù)前判斷是否需要更改點(diǎn)數(shù)，若此次掃描點(diǎn)數(shù)與上次相同則不執(zhí)行該語句。

2.2 數(shù)據(jù)存儲功能

電磁環(huán)境測試需對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲，實(shí)現(xiàn)過程中在寬帶數(shù)據(jù)拼接子程序中采用生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式。生產(chǎn)者是數(shù)據(jù)的提供方，負(fù)責(zé)產(chǎn)生和發(fā)布頻譜數(shù)據(jù)，消費(fèi)者是數(shù)據(jù)的消費(fèi)方，將頻譜數(shù)據(jù)顯示并存儲起來[2]。對獲取的頻率序列和頻譜序列數(shù)據(jù)進(jìn)行入隊(duì)列和出隊(duì)列操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)與消費(fèi)。程序面板如圖5所示。

圖5 生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式生成和顯示頻譜數(shù)據(jù)

子程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在主程序進(jìn)行存儲，通過獲取年月日時(shí)信息得到字符串，生成文件名，存儲前對文件名監(jiān)測，若時(shí)間未改變，則打開已有文件寫入數(shù)據(jù)；已改變則創(chuàng)建新文件寫入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲循環(huán)中，抽取場強(qiáng)序列的第一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，若與前一次不同，則記錄數(shù)據(jù)，若相同則進(jìn)入下一次循環(huán)，這樣避免存儲重復(fù)數(shù)據(jù)。存儲的數(shù)據(jù)文件如圖6所示。

圖6 存儲的數(shù)據(jù)文件

2.3 場強(qiáng)顯示功能

電磁環(huán)境測試主要記錄的數(shù)據(jù)為場強(qiáng)，頻譜儀可產(chǎn)生電平數(shù)據(jù)，獲取場強(qiáng)數(shù)據(jù)需知道所用天線的天線因子數(shù)據(jù)。天線因子是天線把天線接收到的電場轉(zhuǎn)化為接收機(jī)端電壓的能力。電場強(qiáng)度E（dBμV/m）=頻譜儀輸出P（dBμV）+天線因子A（dB/m）[4]。在前面板輸入端包含頻率及其對應(yīng)天線因子輸入序列，如圖7所示。根據(jù)輸入的天線頻點(diǎn)及對應(yīng)的天線因子，經(jīng)過線性內(nèi)插生成測試頻段內(nèi)的天線因子數(shù)據(jù)序列，子程序如圖8所示。將天線因子序列傳入獲取的電平數(shù)據(jù)做運(yùn)算，可以直接獲得對應(yīng)的場強(qiáng)數(shù)據(jù)。

圖7 天線因子與對應(yīng)頻點(diǎn)

圖8 天線因子序列生成生子程序

3 結(jié)束語

利用本程序可以對不同需求條件下的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行自動記錄。軟件實(shí)際運(yùn)行過程中穩(wěn)定可靠，記錄場強(qiáng)數(shù)據(jù)真實(shí)有效，操作簡單，為電磁環(huán)境測試工作提供幫助。在實(shí)際的電磁環(huán)境測試時(shí)，還需對硬件場地環(huán)境等因素進(jìn)行控制，同時(shí)，根據(jù)需求的不同（測量高斯白噪聲/脈沖噪聲/大信號測量等），應(yīng)對記錄下的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理。下一步可根據(jù)測試需求的不同對軟件進(jìn)行改進(jìn)，直接輸出電磁環(huán)境測量結(jié)果。