Auto-étalonnage pour le matériel RF

Dans le contexte de l’étalonnage, la vérification est le processus de mesure d’un périphérique pour vérifier qu’il fonctionne selon ses spécifications publiées. En général, lorsqu’un laboratoire de métrologie reçoit un appareil pour l’étalonnage, il est d’abord vérifié et les mesures sont enregistrées. Ces mesures sont appelées mesures « comme trouvé ». En fonction de ces résultats, si le périphérique nécessite un ajustement, un ajustement sera effectué suivi d'une autre vérification. Ces points de données après ajustement sont appelés mesures « comme laissé ».

L’ajustement est le processus par lequel les constantes d’étalonnage du module sont mises à jour dans la mémoire du périphérique pour des performances plus précises. Souvent, le terme étalonnage suppose que l'ajustement sera effectué, mais ce n'est pas toujours le cas. Dans de tels cas, les données « telles que trouvées » seront les mêmes que les données « telles que laissées ».

Figure 1. Organigramme des données d'étalonnage As-Is et As-Found

La précision d'un périphérique se dégrade naturellement avec le temps avec une utilisation normale en raison de la dérive inévitable de ses composants au niveau de la carte. Les périphériques qui nécessitent un étalonnage ont généralement un intervalle d'étalonnage recommandé. L’intervalle d’étalonnage est une recommandation du fabricant en fonction des composants du module et de la manière dont leur précision devrait dériver au fil du temps. Certaines applications peuvent nécessiter un intervalle d'étalonnage plus court en raison des exigences de tolérance de mesure plus strictes. Le besoin d’un intervalle d’étalonnage plus court est évalué par le client.

Avec le temps, la variation de température joue un autre rôle important dans la précision d’un appareil.  Par conséquent, l’étalonnage et l’ajustement externes sont effectués à une température spécifique qui est enregistrée et stockée dans la mémoire embarquée du module. Nous avons besoin d’un moyen d’ajuster les différences entre la température d’étalonnage externe et la température de fonctionnement réelle. En plus de ces avantages, selon le module, l’auto-étalonnage peut améliorer des comportements tels que le rejet d’image qui ne sont pas couverts par un étalonnage externe.

L'auto-étalonnage est un processus beaucoup plus court qu'un étalonnage externe. En outre, il peut être effectué à tout moment. Pour cette raison, l'auto-étalonnage est une excellente étape de dépannage pour les instruments RF NI. Lorsque les mesures semblent incorrectes ou inattendues, un auto-étalonnage peut être effectué avec peu d’efforts. Bien que l'auto-étalonnage ne pointe pas explicitement vers un composant ou une zone problématique, effectuer un auto-étalonnage garantit que le périphérique est aussi précis que possible. Cela peut être utile pour résoudre des problèmes tels que des performances parasites inattendues ou des imprécisions de mesure.

Comme mentionné ci-dessus, l’étalonnage externe est le processus par lequel les performances d’un module sont vérifiées par rapport aux références connues. Les constantes d'étalonnage ainsi que la date, l'heure et la température du dernier étalonnage externe sont stockées dans la mémoire embarquée du module. En plus d’améliorer les performances, certains laboratoires de métrologie proposent un étalonnage externe avec traçabilité et accréditation si l’application ou l’industrie exige la conformité à une norme d’étalonnage. Pour en savoir plus sur les services d’étalonnage de NI ou pour obtenir le certificat d’étalonnage des modules NI, consultez les liens ci-dessous. Pour vérifier l’intervalle d’étalonnage externe recommandé pour un module, consultez le document de spécifications du module.

Services d’étalonnage NI
Générateur de certificats d ' instruments NI

Contrairement à l'étalonnage externe, l'auto-étalonnage est effectué plus souvent et utilise une référence embarquée précise pour compenser les variations de température au niveau de la carte. Lors de chaque auto-étalonnage, les valeurs de correction sont stockées dans la mémoire embarquée pour l'auto-étalonnage, mais les données d'étalonnage externe restent inchangées.

Auto-étalonnage des analyseurs de signaux vectoriels et des générateurs de signaux vectoriels NI

Le moyen le plus simple d’effectuer un auto-étalonnage sur les analyseurs et générateurs de signaux vectoriels NI est d’utiliser la face-avant logicielle de l’appareil (face-avant logicielle RFSA ou RFSG) comme le montre la figure 2 ci-dessous. Le bouton Auto-étalonnage se trouve sur les deux faces-avant logicielles en accédant à Périphérique/Système >> Étalonnage. Dans le cas des PXIe-5644R/5645R/5646R, le bouton Auto-étalonnage des faces-avant logicielles effectue un auto-étalonnage partiel. L'étalonnage partiel est abordé plus en détail plus loin dans cet article.

Figure 2. Auto-étalonnage via la face-avant logicielle NI-RFSA

De plus, pour les analyseurs de signaux vectoriels et les générateurs de signaux vectoriels (à l’exception des PXIe-5644R/5645R/5646R), l’auto-étalonnage peut être effectué via les API LabVIEW NI-RFSA et NI-RFSG respectivement à l’aide du VI niRFSA Self Cal ou niRFSG Self Cal. Ceci peut aussi être effectué en C en utilisant les fonctions niRFSA_SelfCalibrate et niRFSG_SelfCalibrate.

Remarque : La plupart des fonctions d'étalonnage LabVIEW sont également disponibles en C. Vous trouverez un lien vers la référence de fonction C pour les fonctions d'étalonnage dans la section Liens rattachés ci-dessous.

Figure 3. Le VI niRFSA Self Cal est utilisé pour effectuer un auto-étalonnage

Pour les analyseurs et générateurs multimodules tels que le PXIe-5668R ou le PXIe-5673E, un auto-étalonnage spécifique au module peut être effectué dans NI Measurement and Automation Explorer (NI MAX). Des auto-étalonnages spécifiques au module peuvent également être effectués via le driver ; cependant, un auto-étalonnage complet du système peut toujours être nécessaire. Le VI niRFSA Is Self Cal Valid peut être utilisé pour déterminer s'il existe des données d'auto-étalonnage valides sur le périphérique. Il renvoie aussi un tableau d'étapes valides qui peuvent être fournies directement aux étapes pour omettre l'entrée du VI niRFSA Self Cal. Omettre les étapes est abordé dans la section suivante.

Figure 4. Le VI niRFSA Is Self Cal Valid est utilisé pour déterminer si un auto-étalonnage est nécessaire

Omettre les étapes d'auto-étalonnage sur les analyseurs de signaux vectoriels

Omettre les étapes permet à l'utilisateur de réduire le temps d'auto-étalonnage en ciblant des sous-systèmes spécifiques du périphérique. Chaque analyseur de signaux vectoriels est différent dans les étapes qu'il effectue pendant l'auto-étalonnage. Pour chaque module, vous trouverez une liste des étapes spécifiques qui peuvent être omises dans la section spécifique au périphérique de la documentation de l'Aide NI-RFSA. Par exemple, le PXIe-5668R auto-étalonne les paramètres suivants :

• Alignement du présélecteur
• Platitude IF
• Référence du gain
• Auto-étalonnage LO

Le VI niRFSA Self Cal fournit une entrée tableau pour omettre les étapes. Comme mentionné ci-dessus, toutes les options de pas ne s’appliquent pas à chaque analyseur. Si l'une des étapes spécifiées pour omettre n'est pas supportée par l'analyseur, le driver renverra une erreur.

Figure 5. Omettre les étapes du processus d'auto-étalonnage RFSA

Il convient de noter que l’omission d’étapes peut invalider les données d’auto-étalonnage, ce qui à son tour ne garantit pas les spécifications associées. Inversement, l'omission d'étapes valides n'invalide aucune spécification.

Auto-étalonnage des transcepteurs de signaux vectoriels NI

Les transcepteurs de signaux vectoriels (VST) peuvent être auto-étalonnés à l’aide des faces-avant logicielles NI-RFSA et NI-RFSG. De plus, le VI niVST Self Calibrate de l'API VST Instrument Design Libraries (IDL) peut être utilisé.

En plus des options décrites, il existe un utilitaire spécifique inclus dans les installations des drivers NI-RFSA, NI-RFSG et VST IDL qui peut être utilisé pour étalonner les périphériques NI PXIe-5644R/5645R/5646R. Vous trouverez l'utilitaire sous Windows en accédant à Démarrer>>Tous les programmes>>National Instruments>>Vector Signal Transceivers>>VST Self Calibrate.

Gamme d'auto-étalonnage partiel

De plus, les transcepteurs de signaux vectoriels NI permettent un auto-étalonnage partiel. L'auto-étalonnage partiel permet à l'utilisateur de n'effectuer un auto-étalonnage que sur les gammes de fréquences et de niveaux de référence nécessaires à l'application. Il est également possible de choisir les types de corrections à appliquer en omettant les étapes qui ne sont pas requises pour l'application. Cela permet à l’utilisateur d’adapter l’auto-étalonnage à son application spécifique.  Les données d’un auto-étalonnage partiel ne sont pas stockées dans la mémoire FLASH du VST comme pour un auto-étalonnage normal. À la place, elles sont stockées dans la mémoire du périphérique du noyau et, par conséquent, ces données sont perdues au redémarrage.

L'auto-étalonnage partiel prend une fraction du temps d'un auto-étalonnage complet. Cela minimise le temps et la dérive de température entre l’auto-étalonnage partiel et la mesure, ce qui améliore la précision de la mesure.
Il existe deux façons d'effectuer un auto-étalonnage partiel. Étant donné que le VST possède à la fois un analyseur et un générateur, les VIs niRFSA RF In Self-Calibrate Range et niRFSG RF Out Self-Calibrate Range peuvent être utilisés pour effectuer un auto-étalonnage partiel sur chacun d'eux respectivement. Vous pouvez aussi utiliser les VIs niVST RF In Self Calibrate Range et niVST RF Out Self Calibrate Range lorsque vous travaillez à partir d'exemples de projets FPGA ouverts.

Remarque : Vous pouvez également omettre des étapes dans le cadre d'un étalonnage partiel comme décrit précédemment.

Concepts clés :

• L’auto-étalonnage compense les imprécisions causées par les variations de temps de dérive et de température des composants et est nécessaire pour répondre à certaines spécifications de l’analyseur et du générateur. Il fournit également un rejet d'image et d'autres corrections que l'étalonnage externe ne couvre pas selon le module.
  • Peut être effectuée dans la face-avant logicielle du périphérique approprié ou via l'API de driver supportée. Dans le cas des PXIe-5644R/5645R/5646R, l’utilitaire d’auto-étalonnage peut également être utilisé.
• Les auto-étalonnages sont effectués par étapes qui varient en fonction du périphérique.
  • Sur certains analyseurs de signaux vectoriels NI, des étapes peuvent être omises pour accélérer l’auto-étalonnage si nécessaire.
  • Le VI niRFSA Is Self Cal Valid renvoie un tableau d'étapes qui contiennent des données d'auto-étalonnage valides qui peuvent être passées aux étapes pour omettre l'entrée du VI niRFSA Self Cal.
• Dans le cas des PXIe-5644R/5645R/5646R, un auto-étalonnage partiel peut être effectué sur une gamme de fréquence et de niveau de référence plus petite. Cela permet à l'utilisateur de sélectionner une gamme plus petite de fréquences et de niveaux de référence spécifiques à l'application actuelle pour réduire le temps d'auto-étalonnage.
• L'auto-étalonnage est une ressource de dépannage utile pour les instruments RF NI et devrait être la première étape lors du diagnostic de mesures inattendues.

Comme indiqué dans cet article, l’auto-étalonnage est un outil nécessaire et utile pour effectuer des mesures précises avec les analyseurs, générateurs et émetteurs-récepteurs de signaux vectoriels NI. Pour en savoir plus, reportez-vous à la section Liens rattachés ci-dessous et contactez le support technique de NI à customerservice@ni.com pour obtenir de l'aide technique.

• • Les analyseurs de signaux vectoriels RF NI (NI-RFSA) aident à: Référence de fonction d'étalonnage LabVIEW
  • Les analyseurs de signaux vectoriels RF NI (NI-RFSA) aident à: Référence de fonction d'étalonnage C
  • Les analyseurs de signaux vectoriels RF NI (NI-RFSA) aident à: NI 5668R Auto-étalonnage