基于LabWindows的3.5G频段电波传播测控技术

决定了系统功能的同时，也决定了用户无法改变。尽管传统仪器的精度、功能和性能随着微电子技术的发展而不断提高，但是对于复杂的测量参数较多的场合，使用起来很不方便，局限性愈发明显。随着虚拟仪器技术的出现，把计算机技术和仪器技术完美结合起来，充分利用计算机技术来实现或增强传统仪器的功能。同时，虚拟仪器具有结构简单、研制周期短、系统可扩展、维护方便、性能价格比好等特点。同时，它与网络和外设的连接相当方便，有利于实现数据的处理和信息的共享。

　　虚拟仪器对测量仪器发展的深刻意义在于，其功能可以由用户根据需要自行设计软件来定义和扩展，而不是像传统仪器那样，功能只能由厂家事先定义并且固定不可变更[5]。这样，用户不必购买多台不同功能或者昂贵的集多种功能于一身的传统仪器，也不必不断购买新的仪器。因为虚拟仪器技术可以与计算机同步发展，与网络及其他外部设备互连，用户只需根据需要改变软件程序就可以不断赋予或者扩展增强它的功能，
虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI是美国NI公司开发的Measurement Studio软件组中的一员。它是32位的面向计算机测控领域的虚拟一起软件开发平台，可以在多操作系统（如Windows 98/NT/2000 /XP、Mac OS和Unix等）下运行[6]。

　　LabWindows/CVI以ANSI C为核心，将功能强大、使用灵活、应用广泛的C语言与测控专业工具有机地结合起来，实现了数据的采集，分析和显示。另外，它的集成化开发平台，交互式编程方法，丰富的控件和库函数大大增强了C语言的功能，使LabWindows/CVI自身功能更加强大，应用更加方便，成为测量技术开发人员建立检测系统，自动测量环境，数据采集系统，过程监控系统等首选的开发环境[7]。

　　因此，考虑4G移动通信系统IMT-Advanced侯选频段3.5GHz电波传播测量的特点，我们设计并成功应用了基于虚拟仪器技术的新型电波传播测控系统3 4G电波传播测量系统概述

3.1 测量系统架构

　　测量系统包括发射端和接收端两部分，如图2所示。发射端由信号发生器、功率放大器和发射天线组成。Agilent ESG信号发生器产生3.5GHz CW测量信号，发射端的功率放大器用于扩展测量范围。接收端由频谱分析仪、控制计算机和GPS接收机系统组成。Agilent PSA频谱分析仪具有低噪声、高采样率的特点，GPS接收机采样点的地理坐标。
实测过程中，接收信号功率与地理信息的实时测量结果通过控制计算机上开发的虚拟仪器技术获得采集同步和自动储存，从而保障测量满足李氏定理条件，并且提高了测量效率。

图2 测量系统框图

3.2 测量系统指标

表 1 电波传播系统指标

3.3 硬件接口

1. 测量信号：

RF信号：测量设备天线前端——频谱仪输入端
RS232输出：GPS接收机输出实时GPS信息

2. 控制信号：

GPIB总线：用于控制频谱仪和功率计

3.4 测量环境

表2 测量环境概况

4 电波传播测量系统的测控技术实现

　　电波传播测量系统测控技术分为信息采集模块和统计分析模块两部分。采集模块运行于采集端的工业测控计算机上，可以完成频谱仪采样频点配置，频点功率采集与数据读取和GPS 经纬度信息读取与识别以及存储等功能。统计模块用于采集完成数据中场强数据与GPS数据的整合对应，每个GPS点的场强均值计算，覆盖图绘制和整体场强直方图分布统计等功能。

4.1 信息采集模块的设计与实现

　　采集系统包括频谱分析仪配置，场强采集和GPS信息同步采集与数据存储等一系列流程。模块程序流程图如3所示：

图3 信息采集模块程序流程图

　　信息采集软件模块由信息采集工程项目文件构成的，该工程目录中包括：

　　1) 工程项目文件：记录了信息采集工程项目下的所有文件的信息。

　　2) 信息采集界面文件：包含了信息采集程序中测量显示界面上的绘图框，参数输入框，测量结果输出框，操作按钮等部件。

　　3) 工程头文件：用于信息采集程序中显示界面文件中面板、输入输出控件定义的头文件。

　　4) 工程源文件：用于信息采集程序中显示界面文件中面板、控件的消息响应的处理函数。

　　5) 仪器驱动文件：频谱分析仪的驱动库文件。

4.2 统计分析模块

　　统计模块主要功能时通过计算完成覆盖图绘制和整体场强直方图分布统计等。程序模块流程图如下：

图4 统计分析模块程序流程图

4.3 对GPIB总线的控制

　　Lab windows/CVI 提供GPIB/IEEE488.2 函数库对GPIB 总线、GPIB 板和GPIB 仪器进行控制[8]。GPIB/IEEE488.2 函数库提供一组高层通信控制函数，不需了解访问GPIB 仪器和控制GPIB 总线底层协议，直接调用这些控制函数就可实现对GPIB总线的控制[9]。并可利用底层函数库对GPIB 进行基本操作，以实现本测量系统设计中的特定功能。

4.4