基于局域网的频谱仪信号参数录取方法研究

王四倍，刘洪亮，刘 朋，贺天章

（洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

在电波监测类设备中，一般都是采用宽带加测量仪器监测的监测体制，仪器监测只是供观察之用，并没有将仪器数据录取下来供事后分析使用，也没有对此加以开发和更深层次的利用。而频谱仪等仪器在对外界参数进行测量时存在着精度高、结果可信度高、稳定性强、可保存等优点。在此不能忽视仪器的优点，所以如果能将频谱仪的数据开发利用，和接收机的数据融合使用，对外界的信号监测将更加可靠、完善[1⁃2]。本文旨在研究通过局域网控制频谱仪，录取频谱仪的数据参数并进行显示、保存和回放的方法。通过本文的研究，能够直接应用于电波监测类装备的研制开发，可提高测量仪器的自动化水平，指导窄带测量接收机的研制。

1 软件设计实施

计算机与频谱仪通过以太网络连接，可设计软件访问频谱仪，实时录取各项数据，对频谱信息进行监测和记录，完成频谱和脉冲的监测和记录任务，同时将选定频率的信号参数保存。数据是通过局域网直接从频谱仪上录取的，对频谱仪进行幅度修正可提高幅度测量精度，频谱仪带有内置的幅度修正程序，可将逐点的频率响应特征数据存储在表单中，并自动将其应用到测量数据中，对显示数据进行修正[3⁃5]。系统的实现原理见图1。

图1 系统工作原理图

根据监测设置参数，程序工作分为频谱模式和脉冲模式，频谱模式下频谱仪工作于常规的频谱扫描模式，用于频谱监测和测量信号频率幅度信息。脉冲模式下频谱仪工作于“0 SPAN”模式，用于脉冲参数测量。由于频谱模式与脉冲模式所获取数据的意义及后期处理不同，因此在监测设置中有一个模式标志，当程序接收到数据后判断此标志决定后期处理。若是频谱模式则搜索峰值功率，若是脉冲数据则搜索脉冲。

根据数据来源，程序工作分为实时模式和回放模式，实时模式下数据来自接收机，回放模式下数据来自保存的数据文件。实时模式下监测数据由接收机读取的数据组成，并根据监测设置处理出监测脉冲或者峰值功率。若选择记录数据，监测数据将被写入文件。回放模式下回放数据由文件读取的数据组成，并根据监测设置处理出回放脉冲或者回放功率。视图显示会分别根据实时/回放模式和脉冲/频谱模式判断显示什么数据[6]。

程序由设置库，监测设置，监测数据，监测脉冲，回放数据和回放脉冲组成。设置库保存了所有的监测设置，程序启动时由文件载入，程序运行时可以再库中添加、修改和删除设置。程序退出时保存设置。监测设置有设置库中的设置选择组成，实时模式下运行监测任务，如图2所示。

图2 程序组成结构图

软件与频谱仪通过网络进行通信，提取频谱仪数据，同时设置各种参数控制频谱仪，获取迹线数据，实时显示频谱变化，同时将设置的频率信息保存到选定的记录文件中。频谱模式下软件在主界面上实时显示频谱变化，在该软件中可以根据实际需要设置频率、触发电平、参考、触发延迟和扫描时间等参数，软件控制频谱仪进行相应的设置。程序的工作原理流程图如图3所示。

脉冲模式下频谱仪显示的是信号的幅度包络，若输入信号脉冲调制信号，显示的是脉冲串。频谱仪所显示的数据可以通过控制接口传输至PC上进行处理，可以得到脉冲的脉宽、峰值功率、重复周期、到达时间等信息。

任务中可能要对不止一个频率的信号进行观察和测量，而脉冲模式仅能工作于一个固定的点频，为解决这个矛盾，设计了任务管理功能。每一个频点的测量参数被存为一个独立的设置，每次任务由预先存储的设置中选择若干个组成当前任务。启动脉冲监测任务后，软件依次使用设置列表中的参数设置频谱仪并读取和测量脉冲参数。

图3 软件工作原理图

软件在设计时主要使用了以下技术：

（1）使用内存兼容DC绘制方法和跳过擦除背景的方法加速频谱和脉冲数据绘制；

（2）使用可动态分配内存的类管理迹线数据，使用链表管理脉冲串数据。

2 软件功能测试

软件可以根据实际需要设置侦收频率中心点及带宽，以确保侦收所需的信号范围。可以设置侦收信号的触发电平，以滤除过小的信号及杂散，减小信号分选的压力。可以设置参考、衰减、触发延迟以及扫描时间等参数，这些参数的设置给了操作人员及信号分析人员更大的灵活度和主动性，使装备信号分选更加人性化，提高了工作效率。还可以选择保存数据记录、可以图形化显示信号，可以以表格的形式显示侦收的信号参数，具体设置如图4所示。

图4 设置界面图

界面的上面区域为图形显示，下面区域为数据显示。在实际工作过程中，均实时更新，当工作在频谱测量模式时，只显示频域图形和频点、功率。当工作于脉冲测量模式时，则图形界面显示的是脉冲波形，可读取脉冲幅度、脉宽、重周等参数。

通过测试可以得出：监测功能实现系统的测幅、测频、测脉宽和测重周的精度可以达到应用要求。系统能在频谱仪的量程范围内录取频谱仪数据，对频率、脉宽、重周、幅度等参数的测量精度较高，丰富了监测手段，增强了监测系统的功能及实用性，具备信号录取及监测功能。实际的监测如图5、图6所示。

图5 数据录取控制软件实时频谱图

3 结 语

本文立足实体装备，分析了基于局域网的频谱仪数据录取方法，通过软件开发、实现了数据和图形的录取、显示和保存，录取的数据及图形能够实时、准确地反映频谱仪上的信号。研究成果通用性、可移植性较强，自动化水平高，提高了装备工作效率，丰富了电波监测的测量手段，可提高测量仪器的自动化水平，有较大的推广应用价值。对今后测量仪器的数据录取功能实现、扩展，测量软件设计、虚拟仪器设计等都具有一定的指导作用。

图6 SPAN=0 Hz的时域图形

[1]闻星星.电磁环境监测系统软件设计与实现[D].成都：电子科技大学，2013.

[2]段志强.频谱分析仪测试结果的保存方法研究[J].电子质量，2013（1）：40⁃42.

[3]刘小兵.自动频谱监测系统研究[D].西安：西安电子科技大学，2010.

[4]张海林.提高频谱分析仪幅度测量精度的方法[J].中国仪器仪表，2007（1）：84⁃86.

[5]ESTRADA Pablo.Optimizing spectrum analyzer amplitude ac⁃curacy[R].USA：Agilent Technologies，2000.

[6]文娟.频谱仪监控软件的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2013.