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标题: 基于MSP430单片机的天线方向图自动测试系统 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2013-11-10 23:13 标题: 基于MSP430单片机的天线方向图自动测试系统

摘要：针对实验室小型天线工程测试的需要，根据天线方向图测试原理，设计开发了天线方向图自动测试系统。该系统以MSP430单片机为核心，由自动控制模块、信号采集存储模块和数据处理显示模块三部分组成。从实验结果来看，该系统能够实现转台的自动控制、信号的自动录取、方向图的自动绘制，测试平台搭建方便，具有精度高、测试速度快、性能稳定的特点。
关键词：MSP430；天线测试；自动测试系统；天线方向图

天线方向图是天线的重要指标，天线测试的目的是检验天线的辐射特性。早期的天线测试主要依靠手工，误差大、效率低。随着计算机应用技术的发展，出现了用于天线测试的自动控制系统，有效的提高了测试精度和工作效率。然而以往开发的系统主要应用于商业领域，成本高、研发周期长。为了针对实验研究、教学实践和小型天线工程测试对天线测试系统的实际需求，提出并设计了一种基于MSP430的天线方向图自动测试系统，该系统能够完成对天线的准确测试。

1 方向图自动测试系统理论和方案设计
根据天线互易原理，采用旋转天线法。固定的辐射天线作为发射天线发射电磁波，转动被测天线进行接收，测出被测范围内不同角度处的信号电平，便可得到被测天线的方向图。在实际测量中不需要对空间每一点都仔细研究，仅需测得两个互相垂直的包含最大辐射方向的E面和H面的方向图。本系统对于架设在地面上的天线，取平行与地面的水平方向图为研究对象，在液晶上以直角坐标系进行绘制。
测试系统主要包括以下几个部分：无线信号发射模块、信号采集控制模块、数据处理、显示及存储模块。原理框图如图1所示。

2 方向图自动测试系统设计
本系统的设计要求主要如下：1)利用MSP430控制天线转台按测试要求转动；2)对天线信号进行采集和存储；3)根据采集到的数据绘制方向图。基于以上要求，整个电路以系统稳定、功能全面、控制方便、成本节约为原则进行设计。系统硬件结构如图2所示。

2．1 测试系统的自动控制模块实现
天线方向图自动测试系统中的自动控制主要指MSP430对天线转台的控制。在测量过程中，将行列式非编码键盘，挂接至MSP430具有中断功能的P1口上，以中断查询的工作方式，将相关控制指令参数(包括启动、停止、自动及单步运行)发送给MSP430，MSP430将其转换成电脉冲经驱动电路带动转台平稳转动。天线转台工作电压是交流24 V，额定负载为18 kG，水平转速为每秒6°。经实验，在额定负载内，转速精确。由于绘制方向图只需要角度的变化量，可通过MSP430中定时器TA模块，采用中断定时的方法产生固定的角度，使天线按测试要求转动。

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