RF硬件自校准

在校准环境中，验证是对设备进行测量的过程，以检查设备是否在发布的产品规范中运行。通常，当计量实验室收到用于校准的设备时，首先对其进行验证并记录测量结果。这些称为“调整前”测量。根据这些结果，如设备需要调整，将先进行调整，然后再进行验证。这些调整后的数据点称为“调整后”测量。

调整是指在设备内存中更新模块校准常量以获得更精确性能的过程。校准一词通常带有执行调整的假设，但并非总是如此。在这种情况下，“调整前”数据与“调整后”数据相同。

图1.原状和原状校准数据流图

由于板卡级组件不可避免的漂移，设备的精度会随着正常使用而自然降低。需要校准的设备通常具有推荐的校准间隔。校准间隔是制造商根据模块组件及其精度预期随时间漂移而提出的建议。由于更严格的测量容差要求，某些应用可能需要更短的校准间隔。更短校准间隔的需求由客户进行评估。

随时间变化，温度变化对设备精度的影响也很大。 因此，外部校准和调整将在模块板载内存中记录和存储的特定温度下执行。我们需要一种方法来调整外部校准温度和实际运行温度之间的差异。除此之外，根据模块的不同，自校准还可以改善外部校准未涵盖的图像抑制等行为。

自校准过程比外部校准短得多。此外，可随时执行。因此，自校准是NI RF Instruments进行故障排除的重要步骤。当测量不正确或不可预期时，可毫不费力地进行自校准。虽然自校准没有明确指向组件或问题区域，但执行自校准可确保设备尽可能准确。这对于解决非预期的杂波性能或测量精度等问题非常有用。

如上所述，外部校准是通过已知参考验证模块性能的过程。校准常量以及最近一次外部校准的日期、时间和温度存储在模块的板载存储器中。除了更好的性能外，如果应用或行业要求符合校准标准，某些计量实验室还提供具有可追溯性和认证的外部校准。关于NI校准服务的更多信息，或获取NI模块的校准证书，见以下链接。要检查模块推荐的外部校准间隔，请参阅模块的产品规范文档。

NI校准服务
NI仪器证书生成器

与外部校准相比，自校准更频繁地执行，并使用准确的板载参考补偿板载温度变化。每次自校准时，自校准校正值将存储在板载内存中，但外部校准数据保持不变。

NI矢量信号分析仪和矢量信号发生器的自校准

对NI矢量信号分析仪和发生器执行自校准的最简单方法是使用设备的软面板（RFSA或RFSG软面板），如下图所示。选择设备/系统>>校准，可在两个软面板中找到自校准按钮。对于PXIe-5644R/5645R/5646R，软面板中的自校准按钮将执行部分自校准。本文后续部分将详细讨论部分校准。

图2.通过NI-RFSA软面板自校准

此外，对于矢量信号分析仪和矢量信号发生器（不包括PXIe-5644R/5645R/5646R），可使用niRFSA Self Cal VI或niRFSG Self Cal VI分别通过NI-RFSA和NI-RFSG LabVIEW API进行自校准。也可使用niRFSA_SelfCalibrate和niRFSG_SelfCalibrate函数在C语言中执行。

注：大多数LabVIEW校准函数也有C语言版本。下面相关链接部分中有一个校准函数的C函数参考链接。

图3.> niRFSA自校准VI用于执行自校准

对于PXIe-5668R或PXIe-5673E等多模块分析仪和发生器，可在NI Measurement and Automation Explorer (NI MAX)中执行模块特定的自校准。模块特定的自校准也可通过驱动程序完成，但仍可能需要对系统进行完全自校准。niRFSA Is Self Cal Valid VI可用于确定设备上是否存在有效的自校准数据。它还返回包含有效步骤的数组，可直接提供给省略niRFSA Self Cal VI输入的步骤。省略步骤将在下一节讨论。

图4. niRFSA Is Self Cal Valid VI用于确定是否需要自校准

省略矢量信号分析仪的自校准步骤

省略步骤允许用户通过指定设备的子系统缩短自校准时间。每个矢量信号分析仪设备在自校准时执行的步骤各不相同。对于每个模块，可在NI-RFSA帮助文档的设备部分找到可省略的具体步骤列表。例如，PXIe-5668R自校准下列参数：

• 预选择器对齐
• IF平坦度
• 增益参考
• LO自校准

niRFSA Self Cal VI提供省略步骤的数组输入。如上所述，并非所有步骤选项都适用于所有分析仪。如分析仪不支持指定忽略的步骤，驱动程序将返回错误。

图5.RFSA自校准过程中的省略步骤

应当注意，忽略步骤可能导致自校准数据无效，进而导致相关规范无法保证。相反，忽略有效步骤不会使任何规范无效。

NI矢量信号收发仪的自校准

矢量信号收发仪(VST)可通过NI-RFSA软面板和NI-RFSG软面板进行自校准。此外，还可使用VST仪器设计库(IDL) API中的niVST自校准VI。

除上述选项外，NI-RFSA、NI-RFSG和VST IDL驱动程序安装中还包括一个特定工具，可用于校准NI PXIe-5644R/5645R/5646R设备。在Windows中，选择开始>>所有程序>>National Instruments>>矢量信号收发仪>>VST自校准，可找到该工具。

部分自校准范围

此外，NI矢量信号收发仪还具有执行部分自校准的功能。部分自校准允许用户仅对应用程序所需的必要频率和参考电平范围进行自校准。也可省略应用程序不需要的步骤，选择要应用的修正类型。这允许用户根据具体应用定制自校准。 与常规自校准不同，部分自校准的数据不会存储在VST的闪存中。而是存储在内核设备内存中，因此重启时该数据将丢失。

部分自校准需要完全自校准时间的一小部分。这最大限度地减少了部分自校准和测量之间的时间和温度漂移，进而提高了测量精度。
执行部分自校准有两种方法。由于VST同时具有分析仪和发生器，niRFSA RF In自校准范围VI和niRFSG RF Out自校准范围VI可分别用于执行部分自校准。或者在打开的FPGA范例项目中使用niVST RF In Self Calibrate Range VI和niVST RF Out Self Calibrate Range VI。

注：也可省略上述部分校准步骤。

关键概念：

• 自校准可补偿由组件漂移时间和温度变化引起的误差，并需满足某些分析仪和发电机的产品规范。它还提供图像抑制和其他外部校准不依赖于模块的修正。
  • 可在合适的设备软面板或通过支持的驱动程序API执行。对于PXIe-5644R/5645R/5646R，也可使用自校准工具。
• 自校准步骤因设备而异。
  • 在某些NI矢量信号分析仪上，可省略步骤，以便在需要时加快自校准。
  • niRFSA Is Self Cal Valid VI返回包含有效自校准数据的步骤数组，这些数据可传递至省略niRFSA Self Cal VI输入的步骤。
• 对于PXIe-5644R/5645R/5646R，可在较小的频率和参考电平范围内执行部分自校准。这允许用户根据当前应用选择较小的频率范围和参考电平，以减少自校准时间。
• 自校准是NI RF Instruments非常有用的疑难解答资源，也是诊断意外测量时的第一步。

如本文所述，自校准是使用NI矢量信号分析仪、发生器和收发仪进行精确测量的必要而有用的工具。如需获取更多信息，请参阅以下相关链接部分，并通过 customerservice@ni.com联系NI技术支持以获取技术支持。

• • NI RF矢量信号分析仪(NI-RFSA)帮助:LabVIEW校准函数参考
  • NI RF矢量信号分析仪(NI-RFSA)帮助:C校准函数参考
  • NI RF矢量信号分析仪(NI-RFSA)帮助:NI 5668R自校准