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微波测试是微波技术的一个重要组成部分,并且广泛应用于多个领域,成为微波技术迅速发展的先导,但是传统的实验设备采取全手工测量方式,测量项目单一、精度低、误差大、操作更为繁琐;为了满足现代微波教学实验的需要,弥补现存实验设备的不足,本文依据经典的微波测量模型,结合当下流行的虚拟仪器技术,并将微波测量技术、控制技术及微电子技术有机融合一体,从硬件和软件两大方面研制出一套微波电磁特性综合测量仪,该测量仪可直观地进行电磁特性、天线方向图等多个教学实验的测量。
本文设计的微波电磁特性综合测量仪采用ATMEL公司的ATmega16单片机为核心,设计了电流/电压转换电路、机械转台及其电机驱动电路、量程转换电路、串口通信电路及复位电路。通过单片机控制机械转台的运动,并对接收信号采集,通过量程转换,将信号调理至最佳大小,然后通过微处理芯片集成的AD转换功能,将信号进行模数转换,最后通过串口通信与上位机组成一个完整的硬件系统。单片机控制程序采用单片机专用程序开发环境编写,主要包括电机驱动程序、量程转换程序、模数转换程序,串口通信及开机校验复位程序;同时充分利用PC机强大的硬件与软件资源,利用NI公司的LABVIEW开发平台,编写了上位机用户操作及显示界面。两者均采用模块化的结构设计,能对软件进行一定的功能扩展,具有较强的通用性和适应性,降低了软件编制的成本。
从实验结果来看,该系统实现了机械平台运动的自动控制,数据的自动采集、处理与传输,测量参数的自动计算与显示,在很大程度上减少了人为因素造成的误差,提高了测量精度与测量效率;同时满足了微波电磁特性的测量,且操作界面简单易懂,增加了测试的灵活性与全面性;该系统性价比高,维护方便,并能根据学校要求进行相关模块及功能的改进,能够满足小型天线测量和教学实验要求。