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Namisoft基于GPIB的频谱分析仪自动校准系统研究

  时间: 2020-07-27      165    

频谱分析仪主要用于分析信号的幅频特性,因此其对信号频率和幅度检测的准确度显得尤为重要。很多测量仪器在使用过程中由于器件老化,器件的温漂特性以及人为的不恰当操作等原因,性能会有所下降,出现测量不准确等一系列现象。为解决这个问题,国很多仪器生产商开始研究仪器的自动校准系统实现仪器的实时校准以保证测量的准确度,针对实验室项目需要对频谱仪的自动校准算法进行研究,并在VC++6.0环境下,通过对已知功率的单频信号进行测量,完成了频谱分析仪的自动校准测试系统软件的设计与实现。

1、基于硬件

NSAT-3050频谱分析仪自动计量系统主要由信号源、功率计、频率计数器和频谱分析仪组成,系统框图如图1所示:


硬件设计.png 

图1 系统框图

频谱分析仪自动计量系统所使用硬件设备如下:

1. 信号源

NSAT-3050系统兼容Keysight、Tektronix等品牌信号源,如图2和图3所示。


是德信号源.png 

2 Keysight E4400C系列矢量信号发生器

泰克信号源.png 

3 Tektronix TSG4100A系列矢量信号发生器

2. 功率计

NSAT-3050系统兼容Keysight的N1910A系列功率计,如图4所示。


是德功率计.png 

4 Keysight N1910A系列功率计

 

3. 频率计数器

系统兼容Keysight的53200系列频率计数器,如图5所示。

是德频率计.png 

5 Keysight 53200系列频率计数器


  检定/校准系统由计量主标准器和配套标准组成,主要包括频率计、功率计和信号源,频率计主要用作检定与频率有关的项目的标准,对信号的频率进行定标;功率计是该系统的电平测量标准,对信号的幅度进行定标;信号源是主要是产生稳定的信号。频率计的型号再次采用Keysight 53200系列,功率计采用Keysight N1910A信号源Keysight E4400C或者Tektronix TSG4100A;配套设备包括函数发生器、微波信号源,主要用于对信号的幅度和衰减进行定标,另外还包括低通滤波器、功分器和50Ω负载等。USB-GPIB电缆连接控制计算机与测试仪器资源

2、软件程序结构 
   NSAT-3050频谱分析仪的软件程序采用LabVIEW7.0实验室虚拟仪器集成环境进行开发,LabVIEW是NI公司推出的世界上第一个采用图形化编程技术的面向仪器的32位编译型程序开发系统。目标是简化程序的开发工具,对开发人员编程语言使用水平要求不高,易于掌握和操作。 
  驱动层对用户隐藏了模糊的GPIB接口和VXI命令。测试层首先根据被测频谱仪的型号选择相应的测试程序,包括了针对系统所需要检定的各项参数编写相应的测试程序。测试程序通过调用仪器驱动完成每一项仪器功能测试。因此,开发此层程序必须清楚检定参数所需的流程。

 

软件流程.png 

3、环境要求

软件环境

操作系统要求:Windows7及以上;

驱动需求:IE488.2驱动,VISA驱动。

硬件环境

电脑CPU要求:双线程,2GHz主频以上;

电脑内存要求:1G;

电脑硬盘要求:500M空间。  

4、系统优势

1)人机界面友好。操作方便,用户可快速上手操作

  (2)可靠性。系统严格参照国家计量标准而开发,计量流程可根据客户需求定制化设定,全面满足客户计量需求,自动封装计量检定规程,极大提高仪器计量效率;
  (3)高效性。系统采用计算机控制标准仪器自动进行测试,测试完成后自动进行数据处理,自动形成检定证书或校准报告,大大提高了工作效率,缩短了检定所用的时间。 
  (4)灵活性。系统兼容多种仪器通信方式,如GPIB、RS232、LAN、USB等。检定所需设备资源可以灵活配置。在检定时,可以手动选择频谱仪被检项目,和检该项目需接入的仪器设备。这样就缓解了实验室仪器利用之间的矛盾,也无需在所有仪器同时搭建系统后再开展检定工作,提高了仪器的利用率。  
  NSAT-3050频谱分析仪的产生能够涵盖频谱仪检定的所有指标。根据不同的检定项目,从软件界面登录和计量配置完成对频谱仪的各项测试,设置机动灵活。检定结束后,系统会自动保存测试结果,并将测试结果保存到数据库中,生成所需格式的WORD型的检定证书或校准证书。

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