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摘要：在現(xiàn)代雷達和民用通訊領(lǐng)域，數(shù)字陣列天線是當前的一大研究熱點。但是陣列系統(tǒng)的多天線單元和多收發(fā)通道必然帶來陣列系統(tǒng)的誤差。所以，天線交付前都要準確獲得其相對幅相誤差的分布。而一般的天線測試系統(tǒng)通用性較差，測試工作量大。我們利用虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)平臺-LabVIEW和NI支持的數(shù)字信號采集卡，編制具有友好人機交互界面的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視VI(虛擬儀器)，可以實現(xiàn)陣列天線測試過程中的通道監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集，大大簡化數(shù)字天線陣列的測試工作量。開發(fā)的系統(tǒng)極大縮減了陣列天線的測試周期。
關(guān)鍵詞：LabVIEW；數(shù)字天線陣列VI(Virtual Instrument)
O 引言
LabvlEw是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境(laboratory virtual instrument engineering workbench)的簡稱，是美國NI公司的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件集成開發(fā)環(huán)境。LabVIEW作為軟件化儀表在數(shù)據(jù)采集及控制、數(shù)據(jù)分析和顯示等方面具有強大的功能，其支持的信號接口卡豐富，用戶能夠快捷方便地對各個輸入數(shù)據(jù)參數(shù)進行即時設(shè)置和調(diào)試，程序運行結(jié)果也十分直觀。數(shù)字天線陣列是天線和數(shù)字信號處理技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它具有工作方式靈活、抗干擾性能卓越和超角分辨等眾多優(yōu)點，因此其在軍事和民用領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。一般陣列天線校正和波瓣測量需要采集大量的數(shù)據(jù)，進行多次循環(huán)計算，工作效率低且動用的儀器設(shè)備眾多。
因此在數(shù)字陣列天線測試中，LabVIEW的優(yōu)勢十分明顯，它可以實現(xiàn)對大量通道信號同時采集和實時監(jiān)控、分析等工作，這樣既節(jié)省了資源，也簡化了測試過程提高了工作效率。
1 系統(tǒng)簡介
在系統(tǒng)接收端，接收天線各單元通道將接收到的信號通過接收前端放大后，直接送到數(shù)字接收機和采集計算機。由數(shù)據(jù)采集卡對接收機輸出的I／Q信號和天線方位等機械參數(shù)、觸發(fā)信號進行采集和控制，并最終在終端控制處理計算機上計算出天線波瓣圖，系統(tǒng)工作過程如圖1所示。
在測試過程中，我們采用LabVIEIW設(shè)計用戶圖形界面，負責通道監(jiān)視和數(shù)據(jù)采集。LabVIEW中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由采集硬件、硬件驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)采集函數(shù)等組成。安裝的硬件驅(qū)動程序包含了硬件可以接受的操作命令，在使用這些硬件之前，根據(jù)需要進行硬件和軟件設(shè)置，以滿足采樣頻率等方面的要求。在本系統(tǒng)中我們采用NI公司的PCI-6534采集卡，LabVIEW通過控制數(shù)據(jù)采集卡對接收機輸出的IQ信號以及其它機械參數(shù)等進行采集。在完成采集卡的設(shè)置后，我們就可以進行采集和通道監(jiān)控等工作了。
2 通道監(jiān)視
由于整個系統(tǒng)由多個通道構(gòu)成，為了保證在校正過程中各個通道處于正常工作狀態(tài)，在校正開始前我們需要對通道進行檢查。同時，由于本系統(tǒng)工作頻帶位于民用通信頻帶內(nèi)，為了避免民用通信信號對校正過程的影響我們也需要對外界電磁信號進行監(jiān)視。因此，通道監(jiān)視是確保校正順利進行的重要一部。圖2是通道監(jiān)視VI的前面板界面，圖3是通道監(jiān)視Ⅵ的框圖。在前面板(圖2)中使用了Dialog Tab Control控件，使我們可以在多通道同時監(jiān)控和單通道觀測間切換。在該VI中，除了可以直觀監(jiān)視各個通道是否正常工作外，我們還可以測量、比較各個通道功率增益的差異并完成對通道時域信號幅度、IQ信號正交度等信息的監(jiān)控。
在通道監(jiān)視Ⅵ的框圖(圖3)中，我們通過COM組件法在后臺調(diào)用了MATLAB數(shù)學處理軟件。它完成的主要任務(wù)是將采集卡輸出的多個通道串行數(shù)據(jù)流按通道進行分組，并根據(jù)需要進行數(shù)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)分析等工作，這些功能加快了程序運行速度，提高了該Ⅵ數(shù)據(jù)處的能力和靈活性。
