RF 硬體自我校準

就校準而言,驗證是量測裝置以檢查其是否符合所發表之規格的程序。一般而言,當度量衡實驗室收到校準裝置時,就會先進行驗證,並記錄量測結果。這些稱為「發現值」量測。根據這些結果,如果裝置需要調整,則會執行調整,接著再進行其他驗證。這些後調整資料點稱為「調整後值」量測。

調整是更新裝置記憶體中的模組校準常數,以提升效能的程序。校準一詞通常會假設需要執行調整,但不一定如此。在這種情況下,「發現值」資料將與「調整後值」資料相同。

圖 1. 原始值與發現值校準資料流程圖

由於裝置機板層級元件必然會漂移,因此裝置的準確度會隨著正常使用而自然降低。需要校準的裝置通常會有建議的校準週期。根據模組元件及其準確度在一段時間內的預期漂移程度,製造商會推薦校準間隔。某些應用可能需要較短的校準週期,因為量測容錯要求較為嚴格。客戶會評估是否需要更短的校準週期。

加上時間,溫度變化也會影響裝置的準確度。 因此,在特定溫度下執行外部校準與調整,並記錄並儲存在模組內建記憶體中。我們需要調整外部校準溫度與實際作業溫度之間的差異。除了這些優勢之外,根據模組而定,自我校準也能改善外部校準未涵蓋的影像抑制行為。

自我校準的程序比外部校準更短。此外,也可以隨時執行。因此,對 NI RF Instruments 而言,自我校準是絕佳的疑難排解步驟。當量測看起來不正確或意外時,只要輕鬆執行自我校準即可。自我校準未明確指向元件或問題區,但執行自我校準可確保裝置的準確度。這項功能有助於疑難排解,例如非預期的失真效能或量測錯誤。

如上所述,外部校準是根據已知參考驗證模組效能的程序。校準常數,以及最近一次外部校準的日期、時間與溫度,都會儲存在模組內建記憶體中。除了提升效能之外,若應用或產業需要符合校準標準,部分度量衡實驗室還提供可追蹤性與認證的外部校準服務。如需 NI 校準服務的詳細資訊,或要取得 NI 模組的校準證明,請參閱下方連結。如需確認模組的建議外部校準間隔,請參閱模組的規格文件。

NI 校準服務
NI 儀器認證產生器

不同於外部校準,自我校準的執行頻率較高,並且使用準確的內建參考來補償機板層級溫度的差異。每次執行自我校準時,都會將修正值儲存在內建記憶體中,以進行自我校準,但外部校準資料不會變更。

NI 向量訊號分析儀與向量訊號產生器的自動校準

若要在 NI 向量訊號分析儀與產生器上執行自我校準,最簡單的方式是使用裝置的軟體人機介面 (RFSA 或 RFSG 軟體人機介面),如下圖 2 所示。您可以在兩個軟體人機介面中找到自我校準按鈕,然後查看「裝置/系統」(Device/System) >>「校準」(Calibration)。針對 PXIe-5644R/5645R/5646R,軟體人機介面中的自我校準按鈕會執行部分自我校準。本文將於稍後深入探討部分校準。

圖 2.透過 NI-RFSA 軟體人機介面進行自我校準

此外,針對向量訊號分析儀與向量訊號產生器 (不含 PXIe-5644R/5645R/5646R),可透過 NI-RFSA 與 NI-RFSG LabVIEW API 分別使用 niRFSA Self Cal VI 或 niRFSG Self Cal VI 執行自我校準。使用 niRFSA_SelfCalibrate 與 niRFSG_SelfCalibrate 函式,也可以在 C 語言中執行這項操作。

注意：大部分 LabVIEW 校準函式也提供 C 語言。下方「相關連結」區段會提供校準函式的 C 函式參考連結。

圖 3. niRFSA Self Cal VI 可用來執行自我校準

針對 PXIe-5668R 或 PXIe-5673E 等多模組分析儀與產生器,可在 NI Measurement and Automation Explorer (NI MAX) 中執行模組專屬的自我校準。也可以透過驅動程式執行模組專屬的自我校準;不過,可能仍需要完整的系統自我校準。niRFSA Is Self Cal Valid VI 可用來判斷裝置是否有有效的自我校準資料。此外還會傳回一系列有效的步驟,這些步驟可直接提供給省下 niRFSA Self Cal VI 的輸入步驟。下一節將討論忽略步驟。

圖 4. niRFSA Is Self Cal Valid VI 用於判斷是否需要執行自我校準

忽略向量訊號分析儀上的自我校準步驟

忽略步驟後,使用者可透過定位裝置的特定子系統來縮短自我校準的時間。每個向量訊號分析儀裝置在執行自我校準期間的步驟各自不同。針對每個模組,NI-RFSA 說明文件的裝置專用部分列出了可忽略的特定步驟。舉例來說,PXIe-5668R 會自動校準下列參數:

• 預選器對齊
• IF 平度
• 增益參考
• LO 自我校準

niRFSA Self Cal VI 提供可忽略步驟的陣列輸入。如上所述,並非所有步驟選項皆適用於所有分析儀。如果分析儀不支援忽略指定的任何步驟,驅動程式將傳回錯誤訊息。

圖 5. 忽略 RFSA 自我校準流程的步驟

請注意,忽略步驟可能會使自我校準資料無效,進而導致無法保證相關規格。反之,忽略有效步驟不會使任何規格失效。

NI 向量訊號收發儀的自動校準

向量訊號收發儀 (VST) 可使用 NI-RFSA 軟體人機介面與 NI-RFSG 軟體人機介面進行自我校準。此外,您也可以使用 VST 儀器設計函式庫 (IDL) API 中的 niVST Self Calibrate VI。

除了所述的選項之外,NI-RFSA、NI-RFSG 與 VST IDL 驅動程式安裝也包含了一項特定公用程式,可用來校準 NI PXIe-5644R/5645R/5646R 裝置。您可以在 Windows 中查看公用程式:Start>>All Programs>>National Instruments>>Vector Signal Transceivers>>VST Self Calibrate。

部分自動校準範圍

此外,NI 向量訊號收發儀可執行部分自我校準。部分自我校準可讓使用者僅在應用所需的頻率與參考準位範圍內執行自我校準。您也可以忽略應用程式不必要的步驟,以選擇要套用的修正類型。如此可讓使用者針對自己的特定應用量身打造自我校準。 部分自我校準的資料不會儲存在 VST 的 FLASH 記憶體中,因為這些資料適用於一般的自我校準。此資料會儲存在核心裝置記憶體中,因此會在重新開機時遺失。

部分自我校準所需的時間,會比完整自我校準更短。如此可將部分自我校準與量測之間的時間與溫度漂移降到最低,進而提升量測準確度。
有 2 種方式可執行部分自我校準。由於 VST 具備分析儀與產生器,因此可分別使用 niRFSA RF In Self-Calibrate Range VI 與 niRFSG RF Out Self-Calibrate Range VI 執行分部分自我校準。或者,當您使用開放式 FPGA 範例專案時,也可使用 niVST RF In Self Calibrate Range VI 與 niVST RF Out Self Calibrate Range VI。

注意：您也可以如前所述,在部分校準中忽略步驟。

主要概念:

• 自我校準可補償元件漂移時間與溫度變化所造成的不準確情況,而且必須符合部分分析儀與產生器規格。此外也提供影像拒斥功能,以及其他不受外部校準模組影響的修正功能。
  • 可在適當的裝置軟體人機介面中或透過支援的驅動程式 API 執行。PXIe-5644R/5645R/5646R 也可使用自我校準公用程式。
• 執行自我校準的步驟因裝置而異。
  • 某些 NI 向量訊號分析儀會忽略步驟,以在需要時加快自我校準速度。
  • niRFSA Is Self Cal Valid VI 會傳回一組包含有效自我校準資料的步驟陣列,可傳遞至省下 niRFSA Self Cal VI 的輸入步驟。
• 就 PXIe-5644R/5645R/5646R 而言,可以針對較小的頻率與參考準位範圍執行部分自我校準。這樣一來,使用者可針對目前應用選擇較小的頻率與參考準位範圍,以縮短自我校準時間。
• 自我校準是 NI RF Instruments 的實用疑難排解資源,在診斷非預期的量測時,應是首要步驟。

如同本文所述,自我校準是使用 NI 向量訊號分析儀、產生器與收發儀執行準確量測作業的必要與實用工具。如需詳細資訊,請參閱下方的「相關連結」部分,並透過 customerservice@ni.com 聯絡 NI 支援以取得技術協助。

• • NI RF 向量訊號分析儀 (NI-RFSA) 協助:LabVIEW 校準函式參考
  • NI RF 向量訊號分析儀 (NI-RFSA) 協助:C 校準函式參考
  • NI RF 向量訊號分析儀 (NI-RFSA) 協助:NI 5668R 自動校準