基于多線程技術(shù)的天線實時測量系統(tǒng)研究

　　系統(tǒng)軟件用戶界面可以完成所有測量參數(shù)的輸入和設(shè)置并及時響應(yīng)用戶操作，除此線程外建立額外的工作者線程實現(xiàn)其他功能的并行工作，提高系統(tǒng)實時性，在用戶 界面實時更新顯示儀器的運行狀態(tài)和系統(tǒng)的測量進度以供用戶了解系統(tǒng)狀態(tài)，同時對測量數(shù)據(jù)進行實時地讀取和保存，便于后期的進一步處理和研究。

　　0 引言

　　隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代電子測量技術(shù)在儀器領(lǐng)域的應(yīng)用和普及，特別是電子測量儀器計算機接口及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，使得計算機與儀器間的通信簡單易得，用戶可以通過計算機程序進行儀器控制和數(shù)據(jù)讀取與存儲，這些技術(shù)的發(fā)展使得天線自動測量系統(tǒng)的實現(xiàn)成為可能。

　　以往基于單線程的簡單測量系統(tǒng)，對用戶操作的響應(yīng)以及多任務(wù)之間的切換需要使用“中斷處理”來完 成，極大地影響了系統(tǒng)的實時性和工作效率，測量過程中軟件進入數(shù)據(jù)讀取與存儲的循環(huán)過程，使得用戶界面進入“假死”狀態(tài)，無法對測量進行控制和了解系統(tǒng)測 量的實時進度。為了彌補這些不足，需要做到多任務(wù)的并行工作，而多線程技術(shù)以其避免阻塞、同時執(zhí)行多項任務(wù)、減小運行過程和用戶界面的相互影響，以及最大 程度地利用多處理器性能的獨特優(yōu)點很好地滿足了這一要求。

　　本文設(shè)計了一套基于多線程技術(shù)的天線實時測量系統(tǒng)，提供了布局簡潔而功能完善的用戶界面，可以完成 所有測量參數(shù)的輸入和設(shè)置并及時響應(yīng)用戶操作，使用不同線程實現(xiàn)多個任務(wù)的并行工作，提高系統(tǒng)實時性，在用戶界面實時更新顯示儀器的運行狀態(tài)和系統(tǒng)的測量 進度以供用戶了解系統(tǒng)狀態(tài)，同時實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)的實時讀取和保存，便于后期的進一步處理和研究。

　　1 系統(tǒng)概述

　　1.1 系統(tǒng)工作原理

　　本測量系統(tǒng)使用旋轉(zhuǎn)天線測量法，輔助天線(源天線)連接到矢網(wǎng)發(fā)射端口，待測天線連接到矢網(wǎng)接收端 口，使待測天線的待測平面與轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)平面平行，使用矢網(wǎng)測量不同角度的傳輸參數(shù)(S 參數(shù))，利用這些數(shù)據(jù)便可以做出特定頻率下的天線方向圖。此外矢網(wǎng)的掃頻特性為天線測量提供了另外一個優(yōu)勢，即在一次測量中，可以得到在某一頻段內(nèi)多個頻 點的測量數(shù)據(jù)，可以通過對比不同頻點的數(shù)據(jù)和天線方向圖對天線的頻率特性進行比較和分析。

　　1.2 系統(tǒng)組成

　　該測試系統(tǒng)由五部分組成：微波暗室，計算機(系統(tǒng)軟件)，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，程控轉(zhuǎn)臺和源天線。其布局如圖1所示。

　　主控計算機與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通過LAN線互連，與傳統(tǒng)的GPIB總線模式比較，突破了通信距離限制，具有數(shù)據(jù)流量大、控制靈活、易于設(shè)備共享、數(shù)據(jù)共享等優(yōu)點。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀用于掃頻信號的發(fā)射與接收，源天線通過同軸線與連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀功率發(fā)射端的功率放大器相連，待測天線通過同軸線與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的功率接收端口相連。

　　主控計算機與轉(zhuǎn)臺控制箱通過USB接口相連，不需要考慮轉(zhuǎn)臺控制的機械流程，只需要編程完成與控制箱的通信，即可控制轉(zhuǎn)臺和獲取轉(zhuǎn)臺狀態(tài)數(shù)據(jù)。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與轉(zhuǎn)臺控制箱之間通過BNC接頭同軸電纜連接，轉(zhuǎn)臺控制箱通過此電纜向矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)送測量所需的觸發(fā)脈沖。

　　2 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

　　編寫系統(tǒng)軟件使用的編譯環(huán)境是基于VC++的MFC(Microsoft Foundation Classes)，使用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(Object Oriented Programming,OOP)方法，分別使用基于VISA(Virtual Instrument Software Architec-ture)庫的SCPI(Standard Commands for ProgrammableInstruments)指令和Mint運動控制語言進行編程完成計算機與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和轉(zhuǎn)臺的通信，控制儀器并讀取信息和數(shù)據(jù)。