基于多線程技術的天線實時測量系統研究

　　系統軟件用戶界面可以完成所有測量參數的輸入和設置并及時響應用戶操作，除此線程外建立額外的工作者線程實現其他功能的并行工作，提高系統實時性，在用戶 界面實時更新顯示儀器的運行狀態和系統的測量進度以供用戶了解系統狀態，同時對測量數據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

　　隨著計算機技術和現代電子測量技術在儀器領域的應用和普及，特別是電子測量儀器計算機接口及相應標準的出現，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據讀取與存儲，這些技術的發展使得天線自動測量系統的實現成為可能。

　　以往基于單線程的簡單測量系統，對用戶操作的響應以及多任務之間的切換需要使用“中斷處理”來完 成，極大地影響了系統的實時性和工作效率，測量過程中軟件進入數據讀取與存儲的循環過程，使得用戶界面進入“假死”狀態，無法對測量進行控制和了解系統測 量的實時進度。為了彌補這些不足，需要做到多任務的并行工作，而多線程技術以其避免阻塞、同時執行多項任務、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點很好地滿足了這一要求。

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

　　1 系統概述

　　1.1 系統工作原理

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

　　1.2 系統組成

　　該測試系統由五部分組成：微波暗室，計算機(系統軟件)，矢量網絡分析儀，程控轉臺和源天線。其布局如圖1所示。

　　主控計算機與矢量網絡分析儀通過LAN線互連，與傳統的GPIB總線模式比較，突破了通信距離限制，具有數據流量大、控制靈活、易于設備共享、數據共享等優點。矢量網絡分析儀用于掃頻信號的發射與接收，源天線通過同軸線與連接到矢量網絡分析儀功率發射端的功率放大器相連，待測天線通過同軸線與矢量網絡分析儀的功率接收端口相連。

　　主控計算機與轉臺控制箱通過USB接口相連，不需要考慮轉臺控制的機械流程，只需要編程完成與控制箱的通信，即可控制轉臺和獲取轉臺狀態數據。矢量網絡分析儀與轉臺控制箱之間通過BNC接頭同軸電纜連接，轉臺控制箱通過此電纜向矢量網絡分析儀發送測量所需的觸發脈沖。

　　2 系統軟件實現

　　編寫系統軟件使用的編譯環境是基于VC++的MFC(Microsoft Foundation Classes)，使用面向對象的程序設計(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絡分析儀和轉臺的通信，控制儀器并讀取信息和數據。