毫米波多通道掃頻天線測量系統(tǒng)
PMAC可編程多軸運(yùn)動控制器是美國Delta Tau 公司研制的世界上功能最強(qiáng)大的運(yùn)動控制器之一。它首先全面地開發(fā)了DSP (Digital Signal Processing)功能,具有極快的處理速度,每軸的伺服更新在20-30 從而保證了伺服的剛性和響應(yīng)速度,同時減小了系統(tǒng)誤差和滯后。另外,PMAC良好的軌跡特性,為高級伺服應(yīng)用提供了準(zhǔn)確性和平滑性,而其大寬帶輸入特性也為轉(zhuǎn)臺的快速精密運(yùn)動提供了保障。軟件方面PMAC的開放結(jié)構(gòu),編程的靈活性以及后臺運(yùn)行的PLC(Programable Logic Control)程序都為系統(tǒng)的開發(fā)提供了便利條件。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/85836.htm控制系統(tǒng)配置時需根據(jù)應(yīng)用中的總線結(jié)構(gòu)、電機(jī)類型、反饋元件等對PMAC進(jìn)行擴(kuò)展。
其中包括從絕對編程器或激光干涉儀獲得反饋的I/O板,伺服驅(qū)動單元,伺服電機(jī),雙端口存儲器等進(jìn)而形成完整的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3。
工業(yè)控制機(jī)與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀之間的通訊由GPIB(General Purpose InteRFace Bus)總線完成。主機(jī)通過GPIB卡設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率,信號源功率,激勵方式,中頻帶寬等測量參數(shù)。遠(yuǎn)場測量時,網(wǎng)絡(luò)分析儀收到PMAC的觸發(fā)脈沖后立即進(jìn)行幅相數(shù)據(jù)采集并將其存入緩沖區(qū),隨后送到主機(jī)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)顯示。系統(tǒng)配置的AGP(Accelerated Graphics Port)雙端口顯示卡,可將桌面擴(kuò)展到兩個顯示器。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺位置信息的實(shí)時監(jiān)控。 控制軟件包括對PMAC和GPIB接口的控制,并由此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的閉環(huán)控制,以及網(wǎng)絡(luò)分析儀的功能設(shè)定與采樣控制??刂栖浖墓δ苣K包括:系統(tǒng)初始化,PMAC參數(shù)設(shè)定,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀控制,文件管理,運(yùn)動軸定位,遠(yuǎn)場測試等功能。
在定位控制和遠(yuǎn)場掃描中不僅要對PMAC設(shè)置運(yùn)動及采樣參數(shù),而且需要對各軸的位置反饋信息進(jìn)行實(shí)時處理,即實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)間的實(shí)時通訊。軟件采用PCOMM32動態(tài)連接庫實(shí)現(xiàn)通訊。PCOMM32與GPIB驅(qū)動結(jié)構(gòu)框圖見圖4。
在驅(qū)動程序的外層開發(fā)人員可采用VisualBasic、C++、Delphi等可視化語言進(jìn)行編程,并充分利用Windows豐富的GUI(Graphics User Interface)函數(shù)創(chuàng)建友好的人機(jī)界面。
3 系統(tǒng)軟件包
天線遠(yuǎn)場測量系統(tǒng)是一套在計算機(jī)控制下的高精度自動測試設(shè)備。整個系統(tǒng)的正常工作依賴于系統(tǒng)軟件的支持。系統(tǒng)軟件包括在遠(yuǎn)場測量方式下對被測天線及輔助天線各運(yùn)動軸的驅(qū)動控制,通過GPIB接口對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Anritsu 37169C的設(shè)定和控制,以及遠(yuǎn)場信息的采集,存儲和天線輻射特性分析處理。全部軟件采用模塊結(jié)構(gòu),在WINDOWS界面下,通過窗體屏幕,菜單提示,簡單人機(jī)對話等方式為用戶提供極大的方便。系統(tǒng)具有連續(xù)波點(diǎn)頻測量、多通道測量、掃頻測量和極化測量功能。各種方式的靈活組合,充分滿足了用戶的測試需求。系統(tǒng)軟件包括測量和數(shù)據(jù)處理兩大功能,其它選項(xiàng)可以幫助用用戶分析和處理數(shù)據(jù)。
(1) 測量部分由五個功能模塊組成:
掃描設(shè)定:本模塊允許用戶定義測試類型和待側(cè)天線的基本特性,該信息將作為自動測試參數(shù);
多通道設(shè)置:本模塊由于自動產(chǎn)生通道選擇表,用戶可以選擇掃描速度;
掃頻測量設(shè)定:選擇掃頻測量頻率,生成頻率列表;
接收機(jī)控制:控制Anritsu 37169C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和綜合頻率源。根據(jù)掃描方式設(shè)定儀器工作狀態(tài);
定位功能:控制轉(zhuǎn)臺和極化器的精確確定和測量軌跡。
(2) 數(shù)據(jù)處理部分
遠(yuǎn)場方向圖參數(shù)分析:用戶可以輸入和改變遠(yuǎn)場方向圖的顯示方式,并可對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化、平滑、移動、截斷等處理;
掃頻數(shù)據(jù)處理:實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)數(shù)據(jù)的顯示、參數(shù)分析、比較和轉(zhuǎn)換;
數(shù)據(jù)比較、疊加、平滑功能;分析比較個通道方向圖的差別。分段平滑測試數(shù)據(jù)。
立體方向圖重構(gòu):根據(jù)E面和H面方向圖重構(gòu)天線的空間立體方向圖。
4 測試實(shí)例
根據(jù)圖1遠(yuǎn)場測量系統(tǒng)配置,我們對某機(jī)載多通道天線進(jìn)行了掃頻測量,測試通道數(shù)為3,極化狀態(tài)為1,頻率點(diǎn)數(shù)為11。一次掃描完成33個方向圖測量。因而整個測量時間約為2min。在保證近場測量精度的同時,與單通道單頻點(diǎn)遠(yuǎn)場測量相比測試效率提高了20倍。圖5為某天線第二通道,11個頻率的遠(yuǎn)場方向圖。圖6為中心頻率三個通道方向圖比較。
5 結(jié)論
毫米波多通道掃頻遠(yuǎn)場測量系統(tǒng)是一套基于PMAC多軸運(yùn)動控制器的高精度、多功能、自動化的測量設(shè)備。該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)分析、圖像處理、系統(tǒng)控制等功能于一體,能方便快捷地完成天線遠(yuǎn)場測量任務(wù),是天線現(xiàn)代化測試技術(shù)的高度集成。系統(tǒng)采用Anritsu"閃電"37169C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和MG3694微波合成信號發(fā)生器,在保證測量精度的同時,實(shí)現(xiàn)了多通道掃頻遠(yuǎn)場測量,有效地降低了測量時間。系統(tǒng)滿足了毫米波遠(yuǎn)場測試的高指標(biāo)要求,與國外同類產(chǎn)品相比,具有良好的性能價格比和推廣應(yīng)用價值。
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