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”ＨＰ８５６６Ｂ频谱分析仪自动检定系统 王伟红 中国航天科技集团公司５１４所北京８７２２信箱１０００８０摘要本文详细介绍了ＨＰ８５６６Ｂ频谱分析仪自动检定系统的组成和工作原理．该系统软件是利用美国ＮＩ公司ＬａｂＶＩＥＷ图形语言测控软件编写完成的．文中给出了主要的软件流程图，并就系统研制中的关键技术进行了讨论．关键词频谱仪 自动检定 系统ｌ概述 目前，实现计量检定的自动化已成为一种趋势。

    而对于频谱分析仪这种广泛用于各种无线电信号分析的通用仪器来说，由于其本身需要定期检定的参数非常多，对它们的检定校准已成为我们日常检定工作中最费时费力的一项工作，因此实现频谱分析仪检定／校准测试自动化就更加迫切． 实现频谱分析仪检定肢准测试自动化可以大大减轻计量人员的工作强度。

    提高工作效率．另外，自动测试可以减少人员误差，人为错误，提高计量水平和工作质量。

    由于上述需求的需要，我们进行了ＨＰ８５６６Ｂ频谱分析仪自动检定系统的研制工作．２系统组成及工作原理 ｌ ● 以前，ＨＰ８５６６Ｂ频谱分析仪的仪器生产厂家对用户可提供现成的测试软件’但这个软件需单独购买，且价格不菲。

    另外软件中要求的配套设备一般都只能采用本厂家的仪器，这使得测试软件的使用很受限制，若无厂家提供的标准设备，则测试软件根本无法正常使用，且内容无法更改，因此我们没有购买其软件，而是利用我所无线电室的现有测量测试设备，研制了ＨＰ８５６６Ｂ频谱分析仪的自动检定系统及相应的测试软件。

     频谱仪自动检定系统的原理框图如图ｌ所示（图中虚框内为标准设备）。

     图ｌ频谱仪自动检定（校准）系统原理框图 １１７ 该框图是由两大部分组成，即仪器自动测试系统和计算机控制数据处理系统。

    本系统以ｔ－ＩＰ８３４１Ｂ标准信号源、ＡｇｉｌｅｎｔＥ４４１８Ａ功率计、Ｒ＆ＳＡＦＧＵ函数发生器、Ｒ＆ＳＲＰＳ精密衰减器作为测量仪器，Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱仪作为被测量仪器，采用ＬａｂＶＩＥＷ作测试系统软件操作平台，通过ＨＰＩＢ总线接口与各仪器相连，各仪器所有动作均由ＬａｂＶＩＥＷ平台向其发送命令来实现。

     · 图中测量幅度频率响应等项目时选择通路１：测量与电平幅度变化相关的检定项目时选择通路２，如刻度线性、参考电平等项目的检定；测量与频率相关的检定项目时选择通路３。

    图中的系统总线接口为Ｉ－ＩＰＩＢ总线接口，系统中的信号源、衰减器、功率计、频率计和被检频谱仪通过ｔ－ＩＰＩＢ总线接口与计算机相连。

     为什么选择ＬａｂＶＩＥＷ软件呢？ ＬａｂＶＩＥＷ是美国国家仪器公司（ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，简称ＮＩ）的创新软件产品。

     以往仪器的控制程序几乎都是由ＢＡＳＩＣ语言编写的。

    ＢＡＳＩＣ语言虽然具有许多优势，但与所有其他基于文本的高级语言一样，它也存在一个根本问题，即要求使用仪器的技术人员成为程序员。

    这些用户必须将他们关于仪器和应用的知识转化成一行行的程序代码，以形成测试程序。

    这个过程是费时费力的苦差事，尤其是对我们这些基本没有编程经验的人来说更是困难。

    当然还可以选择Ｃ语言、ＶＢ语言、Ｈｔ）ＶＥＥ等编程软件来完成软件的编写工作，但仍比较费时费力。

    目前测量领域越来越多的是使用ＬａｂＶＩＥＷ软件，该软件采用Ｇ语言方式编程。

     ＬａｂＶｍＷ本身是一个功能比较完整的软件开发环境，它是为替代常规的ＢＡＳＩＣ或Ｃ语言而设计的。

    ＬａｂＶＩＥＷ编程效率高，通俗易懂，已成为测试与测量领域的工业标准。

     鉴于以上分析，我们选择了ＬａｂＶＩＥＷ来完成自动测试软件编写工作。

     ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪自动检定系统软件功能主要包括ＨＰ８５６６Ｂ自校、校准输出准确度、中心频率准确度、频率跨度准确度、扫描时间准确度、对数刻度转换不确定度、分辨带宽转换不确定度、分辨带宽准确度及选择性、刻度线性、频率响应准确度、中频增益不确定度、剩余响应、噪声边带等近二十项内容。

     本软件的主要设计特点为： （１）采用Ｌａｂｖｉｅｗ图形化语言编程，易于编程，界面友好，便于理解、操作； （２）软件运行时会提示操作者操作步骤，测试结束，数据由Ｌａｂｖｉｅｗ传递给Ｅｘｃｅｌ（电子数据表格软件），由Ｅｘｃｅｌ进行数据分析、综合，并生成报告，这一过程可由程序一气呵成。

    ３ Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱仪自动检定系统软件框图主要功能的实现 由于ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪需测量的参数比较多，限于篇幅，这里只举几个子程序的例子。

    ３．１ ＨＰ８５６６Ｂ自校 如图２连接仪器设备。

    图３为ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪自校程序流程图。

    图４为ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪自校的框图部分程序。

     １１８Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱仪Ｃａｌｏｕｔ ＲＦｉｎ 图２ ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪自校连接框图 图３ １１９ 图４ ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪自校框图程序（部分）３．２校准输出准确度如图５连接仪器设备。

    图６为ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪校准输出准确度程序流程图。

     图５ ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪校准输出准确度连接框图 １２０ 图６ Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱仪校准输出准确度程序流程图３．３频率响应准确度 频率响应测试在指定的中频带宽，扫频宽度、扫描时间等状态下，测试频谱仪在不同频率点上对恒定幅度信号的幅度响应的均匀性特性。

    这实际上是对一个频谱仪能否在其工作频率范围内保证测试指标的全面测试．先设定频谱仪的各种状态，并使输入信号幅度恒定，在各频率点上测量信号幅度值。

    综合处理即可得到其频响特性值。

     如图７连接仪器设备。

    图８为Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱仪频响检定程序流程图（部分）。

     图７ ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪频响检定连接框图 １２１ 广——＿、 ｌ开始ｌ １１．．．．．．．．．．．Ｊ 图８ Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱仪频响检定程序流程图４关键技术及解决方案 软件的编写工作实际是用计算机的语言让计算机代替手工工作，方法和步骤及工作原理和手工操作完全一样，只是用计算机记录读数代替了人工记录，数据处理程序代替了人．工判断．基础还是手工操作和工作经验．而如何让仪器正确执行指令，完成测试工作成为首要的问题。

     现将Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱仪自动检定系统研制中的一些关键技术及解决方案介绍如下： １２２ （１）在开始ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪检定时首先要对其进行自校，所以ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪自动检定系统软件的第一个子程序就是“Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ自校”程序．在编写该程序时，考虑到由于仪器本身校准程序中对频率和幅度无法自行调整，测试中必须在仪器外部的校准点上进行人工调整，所以程序中必须加入手动调整部分，同时仪器驱动程序中仪器指令没有驱动，所以只能查找资料，自己编写驱动程序．程序框图见图４． （２）软件中大部分项目的子程序的运行过程可实现全自动。

    但由于ＨＰ８５６６Ｂ频谱分析仪自身功能所限，如Ｍａｒｋ没有自动读ＮｄＢ功能，自动选下一个左、右峰值功能，无法自动数峰值数等等，所以扫描时间准确度、分辨带宽准确度及分辨带宽选择性测试均只能半自动完成。

    如在搿分辨带宽准确度一子程序中加入了手动测量３ｄＢ带宽值的提示．不过读数功能仍然可由计算机来完成。

     （３）在编写完“对数刻度转换不确定度一子程序后开始程序调试时。

    为检查程序流动和数据流动情况我们打开高亮度运行功能，这样加长了程序运行的时间，这时候程序运行正常．但当关闭高亮度运行功能程序进行正常运行时，有些时候却发现频谱仪不能按所设置的条件变化．比如在测量时，我们设置的ｓｐａｎ值为１００ｋＨｚ，可仪器的ｓｐａｎ值为０Ｈｚ，程序失灵。

    当再次打开高亮度运行灯时，程序又开始正常运行．分析原因应是某一程序命令之间由于运行时间间隔不够导致了仪器内部无法完成下一个命令，这时我们就考虑在有此现象的程序中加一帧，增加延时时间后，程序运行正常，问题得到了躺决．如图９中箭头所示． 图９延时功能Ⅵ举例 （４）在编程中可直接调用一些ＬａｂＶＩＥＷ提供的ＨＰ８５６６Ｂ仪器驱动子程序．但在调用。

    ＨＰ８５６６Ｂ耦合功能一子程序时，我们在一开始是直接写入测试时所需要的ＲＥ￥ＢＷ值和ＶＢＷ值，但发现程序运行时仪器显示的设置的数不一样，后来仔细研究了该子程序的控制框图发现这个子程序中已经将仪器的每个滤波器编了号，以数字顺序代替了示值，后来我们就把所需设置的ＲＥＳ ＢＷ值和ＶＢＷ值用其相应数值代表后，程序即可按预期的设置正常运行．此种方法也在ＨＰ８５６６Ｂ其它仪器驱动子程序使用到． １２３ （５）在频响参数测量中，采用的点频测量法，而不是说明书中给出的全频段扫描测量法。

     由于点频测量法测量准确度更高一些，而且现在频谱仪检定中，基本都已采用这种方法，检定规程也要求用此方法。

     由于Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱仪的频响是分几个频段测试的，所以在编写程序时分别对每个频段编写一个子程序，然后把所有子程序集合在一起编成一个可测量全频段的另一个子程序。

    这样在测试中如发现某个频段超差时可单独重测某一频段，节省时间。

     在研制ＨＰ８５６６Ｂ频谱分析仪的自动检定系统过程中，我们还解决了一些其他关键问 ’题，这里也就不一一列举了．５ 结束语 我们对ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪自动检定系统分别进行了自动测试与手动测试的比较和系统稳定性测试，通过对测试结果的分析表明该自动检定系统设计方案合理，工作可靠，可用于对ＨＰ８５６６Ｂ频谱仪的日常检定． 参考文献【ｌ】 ‘ＬａｂⅥＥＷ’基础教程，电子工业出版社，汪敏生等译著【２】 ＪＪ０５０１．２０００‘频谱分析仪检定规程’，中国计量出版社【３】（ＨＰ８５６６Ｂ频谱分析仪编程手册），Ａｇｉｌｅｎｔ／Ｉ－ｍ公司【４】（Ｉ－ＩＰ８５６６Ｂ频谱分析仪’性能测试说明书，Ａｇｉｌｅｎｔ／ＨＰ公司【５】 ｛ＨＰ８５６３Ｅ频谱分析仪’性能测试说明书，＼Ａｇｉｌｃｎｔ／Ｉ－ＩＰ公司