Python与矢量网络分析仪3671E：通道插损自动化校准（Vscode）

一、背景介绍

DUT集成了多个可调衰减的射频通道，可调衰减由高精度DAC和VVA构成，使用中电思仪的3671E矢量网络分析仪测试DUT的S参数，并自动化调整VVA的控制电压，以自动化获取指定衰减值对应的控制电平。

二、前期准备

Python环境：3.11.5（版本过高需要安装ipykernel）

Vscode版本：version 1.98

R&S visa：Version 5.12.3（最新版本7.2.5）

确保本地上位机与矢网以太网通信正常：
如何使用VISA通过以太网（Ethernet）和罗德施瓦茨设备通信_rohde&schwarz频谱仪如何联网-CSDN博客

三、代码实现

3.1 连接仪表

python 复制代码

import pyvisa 
import time
import numpy as np
# 导入 create_serial_command 函数
from serial_command_XYcal import create_serial_command

# 初始化VISA资源管理器
rm = pyvisa.ResourceManager()

# 连接到仪器
instrument = rm.open_resource('TCPIP0::10.0.0.102::inst0::INSTR')  # 通过LAN连接的例子

ID=instrument.query('*IDN?')  # 查询仪器信息
print("ID: ", ID)

instrument.write("*CLS")  # 复位状态寄存器
instrument.write("*RST")  # 复位仪器
instrument.write("CALC:PAR:DEL:ALL")    # 删除所有测量
time.sleep(1)

此处矢网的IP地址为：10.0.0.102，根据需要进行修改。运行代码，通信正常情况下，输出：ID: Ceyear Technologies,3671E,QZNK000625,2.2.0

3.2 仪表设置

设置内容：起始频率、功率、扫描点数、中频带宽、平均因子、光标等

python 复制代码

# -----------DUT参数设置-------------------
test_kind = 'XY' #表征待测试内容的类别
SET_aver_num=5  #平均次数

match test_kind=='XY':
    case 1: #校准矢网，以测试XY通道
        # # 测量项目和窗口曲线显示:
        delay_IL=6
        IL_indicator=5
        ISO_indicator=40
        # delay_ISO=2
        instrument.write("CALC:PAR:DEF:EXT 'Trace1', 'S21'") # 设置Trace1为S21
        # instrument.write("CALC:PAR:DEF:EXT 'Trace2', 'S11'") # 设置Trace2为S11
        # instrument.write("CALC:PAR:DEF:EXT 'Trace3', 'S22'") # 设置Trace3为S22
        instrument.write("DISPlay:WINDow1:STATE ON")         # 显示第一窗口
        instrument.write("DISP:WIND1:TRACE1:FEED 'Trace1'")  # Trace1显示在第一窗口内
        # instrument.write("DISP:WIND1:TRACE2:FEED 'Trace2'")  # Trace2显示在第一窗口内
        # instrument.write("DISP:WIND1:TRACE3:FEED 'Trace3'")  # Trace3显示在第一窗口内

        #---------------设置起始频率，功率，扫描点数----------
        instrument.write("SENSe1:FREQ:STAR 3e9")      # 设置起始频率
        instrument.write("SENSe1:FREQ:STOP 6e9")      # 设置终止频率
        instrument.write("SOURce1:POWer1 0dBm")       # 设置功率
        instrument.write("SENSe1:SWEep:POINts 1501")  # 设置扫描点数1501
        instrument.write("SENSe1:BANDwidth 10000")    # 设置中频带宽

        instrument.write("SENSe1:AVER:STATe OFF")      # 打开轨迹平均功能
        instrument.write("SENSe1:AVER:Count "+str(SET_aver_num))       # 设置平均因子为5

        instrument.write("CALC:PAR:SEL 'Trace1'")     # 选择测量S21
        instrument.write("CALCulate1:MARKer:AOFF")    # 关闭所有光标 
        time.sleep(0.1)
        instrument.write("CALCulate1:MARKer1:STATe ON")    # 打开光标1     
        instrument.write("CALCulate1:MARKer1:X 6e9")    # 设置光标1的X坐标为6GHz 
        # XYEcal() #XY通道电子校准

        print("XY通道校准完毕")

    case _: #校准矢网，以测试Z通道
        # # 测量项目和窗口曲线显示:
        delay_IL=1.5
        IL_indicator=4
        ISO_indicator=55
        # delay_ISO=1

        instrument.write("CALC:PAR:DEF:EXT 'Trace1', 'S21'") #设置Trace1为S11
        instrument.write("DISPlay:WINDow1:STATE ON")         #显示第一窗口
        instrument.write("DISP:WIND1:TRACE1:FEED 'Trace1'")  #Trace1显示在第一窗口内

        #---------------设置起始频率，功率，扫描点数----------
        instrument.write("SENSe1:FREQ:STAR 2e6")    # 设置起始频率
        instrument.write("SENSe1:FREQ:STOP 1e9")    # 设置终止频率
        instrument.write("SOURce1:POWer1 0dBm")    # 设置功率
        instrument.write("SENSe1:SWEep:POINts 500")    # 设置扫描点数500
        instrument.write("SENSe1:BANDwidth 10000")    # 设置中频带宽

        instrument.write("SENSe1:AVER:STATe OFF")      # 打开轨迹平均功能
        instrument.write("SENSe1:AVER:Count "+str(SET_aver_num))       # 设置平均因子为5

        instrument.write("CALC:PAR:SEL 'Trace1'")     # 选择测量S21
        instrument.write("CALCulate1:MARKer:AOFF")    # 关闭所有光标 
        instrument.write("CALCulate1:MARKer1:STATe ON")    # 打开光标1     
        instrument.write("CALCulate1:MARKer1:X 1e9")    # 设置光标1的X坐标为1GHz  
#         ZEcal() #Z通道电子校准
        print("Z通道校准完毕")

3.3 插损态测试

测得的插损态S21数据作为校准的基准。

python 复制代码

#------------------测试参数设置-----------------------
DUT_num='M_0000'  # 模块编号
chn=5   # 测试通道

temp=25  #温度值
COM_port = 'COM3'  # 根据实际情况设置串口号
baudrate = 115200  # 波特率
ATT_stage=0 #衰减态
InputPower=0 #输入功率电平
# 初始调控电压
Vctrl_origin = np.array([0, 0.629, 0.684, 0.719, 0.778, 0.831, 0.871, 0.894, 0.92, 
                  0.977, 1.044, 1.073, 1.101, 1.149, 1.192, 1.216, 1.248])

if test_kind == 'XY':
    chn_IL=chn-4
    chn_ISO=chn-4
else:
    chn_IL=chn
    chn_ISO=chn

instrument.write("DISP:WIND:TRAC1:Y:RLEVel 0")    # 设置Y轴参考电平0dB
create_serial_command(COM_port, baudrate, chn, Vctrl_origin[ATT_stage]) #串口下发插损态
time.sleep(2)

instrument.write("CALC:PAR:SEL 'S21'")  # 选择S21参数
instrument.write("FORM:DATA ASCii")  # 设置为ASCII格式
readdata_0dB = instrument.query("CALC:DATA? FDATA")  # 获取测量数据
readdata_0dB_list = readdata_0dB.splitlines()  # 按行分割数据
data_0dB = np.array([list(map(float, row.split(','))) for row in readdata_0dB_list]) # 将每行数据转换为浮点数，并转换为numpy数组
print('data_0dB测试完成')

3.4 衰减态校准

python 复制代码

for ATT_stage in range(1,17,1):
    CurretVctrl=Vctrl_origin[ATT_stage]
    print('当前衰减态初始调谐电压值：',CurretVctrl)
    while True:
        create_serial_command(COM_port, baudrate, chn, CurretVctrl) #串口下发衰减态
        time.sleep(1.5)

        instrument.write("CALC:PAR:SEL 'S21'")  # 选择S21参数
        instrument.write("FORM:DATA ASCii")  # 设置为ASCII格式
        data = instrument.query("CALC:DATA? FDATA")  # 获取测量数据
        data_list = data.splitlines()  # 按行分割数据
        data_array = np.array([list(map(float, row.split(','))) for row in data_list])  # 将每行数据转换为浮点数，并转换为numpy数组

        deviation_max=np.max(data_array-data_0dB+ATT_stage)  #取偏离值的最大值和最小值，无偏离时，理论为0
        deviation_min=np.min(data_array-data_0dB+ATT_stage)
        deviation_aver=(deviation_max+deviation_min)/2
        print('偏离平均值：',deviation_aver)   

        if np.abs(deviation_aver)<=0.05:
            Vctrl_origin[ATT_stage]=CurretVctrl
            print('最终调谐电压为：',CurretVctrl)
            break
                
        if np.abs(deviation_aver)>=0.1:
            k=1.1
        else:
            k=0.6
        CurretVctrl=CurretVctrl+0.02*deviation_aver*k

print('当前XY通道校准完成')
   
rounded_Vctrl_origin=[round(num, 4) for num in Vctrl_origin] #取小数点后4位
print(rounded_Vctrl_origin)

import os
folder_path = "D:\LBJ\project_files\\vscode_project\TwoSignalAdder_V1\\3671E_XYcal_files"   # 设置文件夹路径和文件名
file_path = os.path.join(folder_path, DUT_num)  
if os.path.exists(file_path):  # 检查文件是否已存在，若存在，则打开文件并读取行数
    with open(file_path, 'r') as file:
        lines = file.readlines()
else:
    lines = []

if len(lines) >= 4:   # 判断文件的行数是否已达到限制
    print("本文件已写满，请检查是否为下一个模块的数据")
else:
    with open(file_path, 'a') as file:    # 打开文件进行写入
        file.write(f"ch{len(lines)+1},{','.join(map(str, rounded_Vctrl_origin))}\n")        # 写入数据
    print(f"数据已写入{file_path}")

3.5 测试校准结果是否准确

python 复制代码

#test
for ATT_stage_test in range(0,17,1):
    CurretVctrl_test=rounded_Vctrl_origin[ATT_stage_test]
    create_serial_command(COM_port, baudrate, chn, CurretVctrl_test) #串口下发衰减态
    time.sleep(1.5)
    # 选择测量类型（此处以S21为例）
    instrument.write("CALC:PAR:SEL 'S21'")  # 选择S21参数
    # 选择数据格式（例如CSV）
    instrument.write("FORM:DATA ASCii")  # 设置为ASCII格式
    # 获取数据并保存到文件
    data_test = instrument.query("CALC:DATA? FDATA")  # 获取测量数据
    # 假设数据是以逗号分隔的多行文本
    data_list_test = data_test.splitlines()  # 按行分割数据
    # 将每行数据转换为浮点数，并转换为numpy数组
    data_array_test = np.array([list(map(float, row.split(','))) for row in data_list_test])

    deviation_max_test=np.max(data_array_test-data_0dB+ATT_stage_test)  #取偏离值的最大值和最小值，无偏离时，理论为0
    deviation_min_test=np.min(data_array_test-data_0dB+ATT_stage_test)
    deviation_aver_test=(deviation_max_test+deviation_min_test)/2
    print('偏离平均值：',deviation_aver_test)

3.6 关闭连接

python 复制代码

# 关闭连接
instrument.close()

四、资源下载

Python代码下载链接：Python与矢量网络分析仪3671E：通道插损自动化校准（Vscode）资源-CSDN文库

自动化校准所需串口下发函数下载链接：

Python通道插损自动化校准，串口下发指令函数资源-CSDN文库