[發(fā)明專利]一種基于Labview和第三方驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無線電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410486093.3
• 申請(qǐng)日: 2014-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN104330625A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董亮;汪敏;陳德章;馮云;陳志鋼;常建偉;田斌;李升陽;許春;施碩彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院云南天文臺(tái)
• 主分類號(hào): G01R23/16
• 分類號(hào): G01R23/16
• 代理公司: 昆明大百科專利事務(wù)所 53106
• 代理人: 何健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線電頻譜監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，適用于野外自動(dòng)化無線電環(huán)境測(cè)量以及大型射電天文望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址堪選等領(lǐng)域。

技術(shù)背景

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，射電天文設(shè)備逐步由數(shù)字化終端取代了原有的模擬終端。這樣大大提升射電天文觀測(cè)的效率，射電窗口以上幾乎整個(gè)無線電頻段都納入了射電天文觀測(cè)范疇。但隨著全社會(huì)信息化的飛速發(fā)展，越來越多的無線電頻段被使用，因此，無線電干擾(Radio?Frequency?Interference,RFI)越來越成為嚴(yán)重困擾射電天文觀測(cè)的因素，甚至對(duì)射電天文觀測(cè)帶來致命影響。無線電干擾主要在以下幾個(gè)方面影響射電天文觀測(cè)：

1.造成接收機(jī)飽和，如果RFI在觀測(cè)頻段上過強(qiáng)，超過模擬接收機(jī)任何一級(jí)元件的最大輸入電平就會(huì)造成接收機(jī)飽和。在該種情況下，射電接收機(jī)無法接收到任何天文信號(hào)；

2.由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog?to?digital?converter,ADC)的無雜散動(dòng)態(tài)范圍(Spurious?Free?Dynamic?Range,SFDR)參數(shù)的存在，RFI過強(qiáng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致假譜出現(xiàn)；

3.由于FFT算法自身的一些缺陷，RFI信號(hào)的頻譜會(huì)與通過窗函數(shù)和天文信號(hào)頻譜發(fā)生譜間干涉現(xiàn)象，最終形成假譜；并且會(huì)導(dǎo)致噪底不平坦，從而影響射電天文信號(hào)的相對(duì)定標(biāo)；

4.多RFI通過在傳輸介質(zhì)中的相互作用產(chǎn)生令人無法確定頻率的交調(diào)干擾，這種干擾非常難預(yù)料并很難通過傳統(tǒng)的方法濾除！

5.在接收機(jī)內(nèi)部，混頻時(shí)(包括模擬和數(shù)字混頻兩種)RFI信號(hào)和本振信號(hào)產(chǎn)生的調(diào)制頻率，也很容易落到感興趣的射電天文觀測(cè)頻帶中，影響到正常的天文信號(hào)的恢復(fù)與分析。

干擾消除已經(jīng)成為刻不容緩解決的重要問題。目前采用規(guī)避RFI的方法主要有以下幾種：

1.”棄”(blanking)，可以分為兩種，一是放棄RFI過強(qiáng)的頻段，帶來的好處是從模擬接收機(jī)至數(shù)字處理器均無干擾信號(hào)注入，二是放棄干擾較強(qiáng)時(shí)刻的觀測(cè)數(shù)據(jù)，特別是針對(duì)脈沖型的干擾(pulse-type?signal)可以有效濾除；

2.“阻”(shielding)，通過在接收機(jī)鏈路上相應(yīng)的無線電干擾頻點(diǎn)設(shè)置陷波器(notch?filter)的辦法可以”阻擊”RFI，這樣做的好處是觀測(cè)帶寬損失較少，并且價(jià)格低廉，如果陷波器設(shè)置合理則有可能獲得“純凈”的頻段；

3.采用空間波束形成方法(spatial?beam?forming?techniques)：包括后處理旁瓣干擾消除技術(shù)(post?processing?techniques?sidelobe-beam?nulling)和主動(dòng)空間波束形成技術(shù)(adaptive?beam-forming?techniques)避開無線電干擾；

4.數(shù)字匹配濾波技術(shù)(digital?matched?filter?techniques)，利用數(shù)字濾波器良好的性能，使濾波器趨近于維納解(wiener?solution)可以達(dá)到很好的矩形系數(shù)，達(dá)到濾除無線電干擾的目的。

5.“躲”，選擇良好無線電環(huán)境的臺(tái)址。例如，F(xiàn)AST等一些大型的射電望遠(yuǎn)鏡通過選擇優(yōu)良的臺(tái)址并且采用無線電頻段保護(hù)實(shí)現(xiàn)了干擾的規(guī)避。這樣可以避開地面RFI；

綜上，在論證建設(shè)新的大型射電望遠(yuǎn)鏡時(shí)選擇無線電干擾較少的地區(qū)，并對(duì)該地區(qū)進(jìn)行長期的無線電環(huán)境考察是必不可少的手段。

為此，構(gòu)建野外高效的無線電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)是測(cè)量無線電環(huán)境的關(guān)鍵部分。

發(fā)明內(nèi)容

一種基于Labview圖形化編程軟件和第三方驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無線電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)主要適用于野外無線電環(huán)境測(cè)量及大型射電望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址勘察等領(lǐng)域，主要解決野外快速無線電環(huán)境測(cè)量平臺(tái)搭建、快速開展工作、全自動(dòng)化測(cè)量等問題，具有安裝簡易方便、全自動(dòng)化測(cè)量、數(shù)據(jù)便于管理等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于Labview和第三方驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)化無線電環(huán)境測(cè)試平臺(tái)，本發(fā)明特征在于：分別由天線控制轉(zhuǎn)臺(tái)、總控電腦、頻譜儀三部分組成，其中總控電腦分別與天線轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、頻譜儀相連；而集成于總控電腦中的控制程序包括實(shí)時(shí)天線轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)控制和頻譜儀控制兩個(gè)子模塊，其中實(shí)時(shí)天線轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)控制模塊通過串口向天線轉(zhuǎn)臺(tái)下發(fā)當(dāng)前的方位、俯仰值，頻譜儀控制模塊通過網(wǎng)線將總控電腦與頻譜儀相連具有設(shè)置控制頻譜儀的觀測(cè)參數(shù)，讀取觀測(cè)數(shù)據(jù)的功能。