基于MSP430單片機(jī)的天線方向圖自動(dòng)測試系統(tǒng)

作者：時(shí)間：2013-10-24 來源：網(wǎng)絡(luò)

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天線方向圖是天線的重要指標(biāo)，天線測試的目的是檢驗(yàn)天線的輻射特性。早期的天線測試主要依靠手工，誤差大、效率低。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了用于天線測試的自動(dòng)控制系統(tǒng)，有效的提高了測試精度和工作效率。然而以往開發(fā)的系統(tǒng)主要應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，成本高、研發(fā)周期長。為了針對實(shí)驗(yàn)研究、教學(xué)實(shí)踐和小型天線工程測試對天線測試系統(tǒng)的實(shí)際需求，提出并設(shè)計(jì)了一種基于MSP430的天線方向圖自動(dòng)測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠完成對天線的準(zhǔn)確測試。

1 方向圖自動(dòng)測試系統(tǒng)理論和方案設(shè)計(jì)
根據(jù)天線互易原理，采用旋轉(zhuǎn)天線法。固定的輻射天線作為發(fā)射天線發(fā)射電磁波，轉(zhuǎn)動(dòng)被測天線進(jìn)行接收，測出被測范圍內(nèi)不同角度處的信號(hào)電平，便可得到被測天線的方向圖。在實(shí)際測量中不需要對空間每一點(diǎn)都仔細(xì)研究，僅需測得兩個(gè)互相垂直的包含最大輻射方向的E面和H面的方向圖。本系統(tǒng)對于架設(shè)在地面上的天線，取平行與地面的水平方向圖為研究對象，在液晶上以直角坐標(biāo)系進(jìn)行繪制。
測試系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：無線信號(hào)發(fā)射模塊、信號(hào)采集控制模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示及存儲(chǔ)模塊。原理框圖如圖1所示。

2 方向圖自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要如下：1)利用MSP430控制天線轉(zhuǎn)臺(tái)按測試要求轉(zhuǎn)動(dòng)；2)對天線信號(hào)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)；3)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)繪制方向圖?；谝陨弦?，整個(gè)電路以系統(tǒng)穩(wěn)定、功能全面、控制方便、成本節(jié)約為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2．1 測試系統(tǒng)的自動(dòng)控制模塊實(shí)現(xiàn)
天線方向圖自動(dòng)測試系統(tǒng)中的自動(dòng)控制主要指MSP430對天線轉(zhuǎn)臺(tái)的控制。在測量過程中，將行列式非編碼鍵盤，掛接至MSP430具有中斷功能的P1口上，以中斷查詢的工作方式，將相關(guān)控制指令參數(shù)(包括啟動(dòng)、停止、自動(dòng)及單步運(yùn)行)發(fā)送給MSP430，MSP430將其轉(zhuǎn)換成電脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。天線轉(zhuǎn)臺(tái)工作電壓是交流24 V，額定負(fù)載為18 kG，水平轉(zhuǎn)速為每秒6°。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，在額定負(fù)載內(nèi)，轉(zhuǎn)速精確。由于繪制方向圖只需要角度的變化量，可通過MSP430中定時(shí)器TA模塊，采用中斷定時(shí)的方法產(chǎn)生固定的角度，使天線按測試要求轉(zhuǎn)動(dòng)。