專利名稱：基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超寬帶成像研究領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在對(duì)超寬帶成像技術(shù)進(jìn)行研究過程中，對(duì)示波器一般需要手動(dòng)設(shè)置各種參數(shù)，反復(fù)對(duì)示波器進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置容易造成示波器的磨損，不利用對(duì)示波器的保護(hù)?，F(xiàn)有的示波器內(nèi)置有濾波等簡(jiǎn)單的信號(hào)處理方法，但是這些方法無法集成到測(cè)試系統(tǒng)中，而且也難以滿足超寬帶信號(hào)處理的需求?，F(xiàn)有技術(shù)并沒有將信號(hào)發(fā)射器件、信號(hào)接收器件、發(fā)射天線與接收天線集成到一個(gè)測(cè)試板上，而且現(xiàn)有技術(shù)不能靈活的實(shí)現(xiàn)測(cè)試板上元器件的更改?，F(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)僅可以通過示波器的顯示屏查看接收信號(hào)，無法對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，而且示波器本身無法對(duì)信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜的成像計(jì)算，為了實(shí)現(xiàn)圖像的顯示，只能通過移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備將信號(hào)重新存儲(chǔ)到上位機(jī)進(jìn)行計(jì)算和分析。對(duì)于多路回波信號(hào)的高分辨率成像，現(xiàn)有的距離補(bǔ)償方法一般在圖像處理環(huán)節(jié)中進(jìn)行，但是圖像距離補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算量巨大，會(huì)影響成像的速度，而在信號(hào)中進(jìn)行補(bǔ)償存在對(duì)雜波信號(hào)誤補(bǔ)償所帶來的困擾，對(duì)整個(gè)目標(biāo)信號(hào)距離補(bǔ)償，在放大目標(biāo)信號(hào)的同時(shí)，也會(huì)極大地放大遠(yuǎn)端目標(biāo)信號(hào)附近的微弱雜波噪聲，導(dǎo)致目標(biāo)有效信號(hào)淹沒在雜波噪聲干擾里，補(bǔ)償后的效果將變得更糟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供了一種基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試方法及系統(tǒng)，它具有提高分析效率、減少對(duì)儀器的磨損、成像效果好的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)，包括測(cè)試板、示波器、上位機(jī)，所述測(cè)試板上集成有信號(hào)發(fā)射器件、信號(hào)接收器件、發(fā)射天線和接收天線，信號(hào)源將信號(hào)發(fā)射給信號(hào)發(fā)射器件，信號(hào)發(fā)射器件將信號(hào)分別傳輸給發(fā)射天線和信號(hào)接收器件，接收天線接收發(fā)射天線發(fā)射后被待測(cè)物反射回來的信號(hào)，接收天線將信號(hào)傳輸給信號(hào)接收器件，信號(hào)接收器件與數(shù)字示波器連接，示波器與上位機(jī)通信。所述信號(hào)發(fā)射器件是定向耦合器。所述信號(hào)接收器件包括放大器、功分器、低噪聲放大器、混頻器，信號(hào)接收器件的放大器接收定向耦合器的信號(hào)，放大器的信號(hào)傳輸給功分器，功分器的信號(hào)傳輸給混頻器，低噪聲放大器接收接收天線的信號(hào)并將信號(hào)傳輸給混頻器，混頻器將功分器傳輸過來的信號(hào)與低噪聲放大器傳輸過來的信號(hào)進(jìn)行混頻后傳輸給不波器。所述示波器用于采集測(cè)試板信號(hào)接收器件輸出的信號(hào)，進(jìn)行高精度AD轉(zhuǎn)換。
所述示波器通過LAN或USB線與上位機(jī)連接。所述示波器與上位機(jī)之間通過VISA通信協(xié)議進(jìn)行通信。上述系統(tǒng)的測(cè)試方法，主要分為如下步驟:步驟(I):開始，首先確認(rèn)LAN或者USB線連接了上位機(jī)與示波器；上位機(jī)通過VISA通信協(xié)議確認(rèn)示波器的通信協(xié)議地址被搜索到，至此表示上位機(jī)與示波器能夠通信；步驟(2):打開上位機(jī)人機(jī)界面軟件，執(zhí)行VISA連接示波器命令，確定連接完成；步驟(3):設(shè)置示波器的相關(guān)參數(shù)，所述相關(guān)參數(shù)包括采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、采樣率、帶寬、采集數(shù)據(jù)次數(shù)、通道選擇；步驟(4):判斷參數(shù)設(shè)置是否成功，如果設(shè)置成功則上位機(jī)顯示第一路的信號(hào)波形，如果設(shè)置失敗則不顯示波形，然后進(jìn)行線路檢測(cè)，根據(jù)提示排除問題，排除問題后返回步驟(3)；步驟(5 ):開始采集數(shù)據(jù)，上位機(jī)將已經(jīng)設(shè)置的示波器參數(shù)傳送給示波器，示波器執(zhí)行采集數(shù)據(jù)命令；步驟(6):示波器采集一組信號(hào)數(shù)據(jù)，保存；步驟(7):判斷數(shù)據(jù)采集的次數(shù)是否達(dá)到已設(shè)置的值，如果是就進(jìn)入步驟(8);否則返回步驟(6)；步驟(8):對(duì)達(dá)到采集次數(shù)的數(shù)據(jù)依次進(jìn)行信號(hào)處理，圖像處理；信號(hào)處理結(jié)束后，上位機(jī)顯示信號(hào)處理之后的信號(hào)波形；圖像處理結(jié)束后，上位機(jī)顯示最終所成的圖像；
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步驟(9):判斷是否停止采集，如果是則停止采集，結(jié)束；否則返回步驟(6)。所述步驟(8)的具體步驟為:步驟(8-1):中值濾波；步驟(8-2):均值濾波；步驟(8-3 ):時(shí)域門處理；步驟(8-4):目標(biāo)提取，采用峰值檢測(cè)方法獲得滿足實(shí)際要求的信號(hào)為目標(biāo)信號(hào)；步驟(8-5 ):目標(biāo)信號(hào)距離補(bǔ)償算法；步驟(8-6):結(jié)束。所述步驟(8-5)的具體步驟為:步驟(8-5-1):確定一個(gè)距離臨界值μ，作用是當(dāng)傳播路徑大于此臨界值才進(jìn)行距離補(bǔ)償，否則不進(jìn)行補(bǔ)償；步驟(8-5-2):目標(biāo)信號(hào)距離補(bǔ)償公式為:
權(quán)利要求
1.基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，包括測(cè)試板、示波器、上位機(jī)，所述測(cè)試板上集成有信號(hào)發(fā)射器件、信號(hào)接收器件、發(fā)射天線和接收天線，信號(hào)源將信號(hào)發(fā)射給信號(hào)發(fā)射器件，信號(hào)發(fā)射器件將信號(hào)分別傳輸給發(fā)射天線和信號(hào)接收器件，接收天線接收發(fā)射天線發(fā)射后被待測(cè)物反射回來的信號(hào)，接收天線將信號(hào)傳輸給信號(hào)接收器件，信號(hào)接收器件與數(shù)字示波器連接，示波器與上位機(jī)通信。
2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，所述信號(hào)發(fā)射器件是定向耦合器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，所述信號(hào)接收器件包括放大器、功分器、低噪聲放大器、混頻器，信號(hào)接收器件的放大器接收定向稱合器的信號(hào)，放大器的信號(hào)傳輸給功分器，功分器的信號(hào)傳輸給混頻器，低噪聲放大器接收接收天線的信號(hào)并將信號(hào)傳輸給混頻器，混頻器將功分器傳輸過來的信號(hào)與低噪聲放大器傳輸過來的信號(hào)進(jìn)行混頻后傳輸給示波器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，所述示波器用于采集測(cè)試板信號(hào)接收器件輸出的信號(hào)，進(jìn)行高精度AD轉(zhuǎn)換。
5.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，所述示波器通過LAN或USB線與上位機(jī)連接，所述示波器與上位機(jī)之間通過VISA通信協(xié)議進(jìn)行通信。
6.上述任一權(quán)利要求所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征是，主要分為如下步驟: 步驟(I):開始，首先確認(rèn)LAN或者USB線連接了上位機(jī)與示波器；上位機(jī)通過VISA通信協(xié)議確認(rèn)示波器的 通信協(xié)議地址被搜索到，至此表示上位機(jī)與示波器能夠通信； 步驟(2):打開上位機(jī)人機(jī)界面軟件，執(zhí)行VISA連接示波器命令，確定連接完成； 步驟(3):設(shè)置示波器的相關(guān)參數(shù)，所述相關(guān)參數(shù)包括采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、采樣率、帶寬、采集數(shù)據(jù)次數(shù)、通道選擇； 步驟(4):判斷參數(shù)設(shè)置是否成功，如果設(shè)置成功則上位機(jī)顯示第一路的信號(hào)波形，如果設(shè)置失敗則不顯示波形，然后進(jìn)行線路檢測(cè)，根據(jù)提示排除問題，排除問題后返回步驟(3)； 步驟(5):開始采集數(shù)據(jù)，上位機(jī)將已經(jīng)設(shè)置的示波器參數(shù)傳送給示波器，示波器執(zhí)行采集數(shù)據(jù)命令； 步驟(6):示波器采集一組信號(hào)數(shù)據(jù)，保存； 步驟(7):判斷數(shù)據(jù)采集的次數(shù)是否達(dá)到已設(shè)置的值，如果是就進(jìn)入步驟(8);否則返回步驟(6)； 步驟(8):對(duì)達(dá)到采集次數(shù)的數(shù)據(jù)依次進(jìn)行信號(hào)處理，圖像處理；信號(hào)處理結(jié)束后，上位機(jī)顯示信號(hào)處理之后的信號(hào)波形；圖像處理結(jié)束后，上位機(jī)顯示最終所成的圖像； 步驟(9):判斷是否停止采集，如果是則停止采集，結(jié)束；否則返回步驟(6)。
7.如權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征是，所述步驟(8)的具體步驟為: 步驟(8-1):中值濾波； 步驟(8-2):均值濾波；步驟(8-3):時(shí)域門處理； 步驟(8-4):目標(biāo)提取，采用峰值檢測(cè)方法獲得滿足實(shí)際要求的信號(hào)為目標(biāo)信號(hào)； 步驟(8-5):信號(hào)距離補(bǔ)償算法； 步驟(8-6):結(jié)束。
8.如權(quán)利要求7所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征是，所述步驟(8-5)的具體步驟為: 步驟(8-5-1):確定一個(gè)距離臨界值μ，當(dāng)傳播路徑大于此臨界值才進(jìn)行距離補(bǔ)償，否則不進(jìn)行補(bǔ)償； 步驟(8-5-2):目標(biāo)信號(hào)距離補(bǔ)償公式為:
9.如權(quán)利要求8所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征是，所述步驟(8-5-1)的具體步驟為: 步驟(8-5-1-1):不考慮墻體因素，目標(biāo)與發(fā)射天線、接收天線的關(guān)系滿足橢圓方程:
10.如權(quán)利要求8所述的基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征是，所述步驟(8-5-2)的具體步驟為: 步驟(8-5-2-1):當(dāng)ΙΧ=μ時(shí)，在近場(chǎng)不需要距離補(bǔ)償； 當(dāng)L>y時(shí)，由(5)知發(fā)射天線的發(fā)射功率為:
全文摘要
本發(fā)明公開了基于數(shù)字示波器的超寬帶成像半實(shí)物仿真測(cè)試方法及系統(tǒng)，包括測(cè)試板、示波器、上位機(jī)，所述測(cè)試板上集成有信號(hào)發(fā)射器件、信號(hào)接收器件、發(fā)射天線和接收天線，信號(hào)源將信號(hào)發(fā)射給信號(hào)發(fā)射器件，信號(hào)發(fā)射器件將信號(hào)分別傳輸給發(fā)射天線和信號(hào)接收器件，接收天線接收發(fā)射天線發(fā)射后被待測(cè)物反射回來的信號(hào)，接收天線將信號(hào)傳輸給信號(hào)接收器件，信號(hào)接收器件與數(shù)字示波器連接，示波器與上位機(jī)通信。本發(fā)明減少了對(duì)示波器的人為操作次數(shù)，減輕了對(duì)示波器的磨損，能夠靈活添加新的信號(hào)處理算法及成像計(jì)算功能，提高了算法及器件分析測(cè)試的效率。
文檔編號(hào)G01S7/41GK103163519SQ201310077298
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者王豐貴, 楊秀蔚, 王忠民, 楊傳法, 周銳, 宋偉寧, 張延波, 崔洪亮, 成巍 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所