上海计量测试　微波功率参数的自动校准　黄玉珲　沈菊霞　

２００４年度科技论文选编　

摘要本文叙述了实现微波功率参数自动校准的方法，以及编程中一些问题的解决方案。　关键词　自动校准功率微波Ｖｂ编程　

微波功率是无线电计量的基本量之一，也是微波频段　计量中最重要的参数。微波功率参数的校准一般通过扫频　信号发生器、电平控制单元和标准功率座（如１８０７Ａ、　Ｆｌ１　ｌ９等（构成的微波功率标准装置对被校准的功率测量仪　器ｒ如功率计、测量接收机、功率传感器等）进行计量校　准。以往该项校准工作都采用手动操作的方式来进行。由　于每次校准往往需要测量几十个、甚至上百个频率点，并　且需要进行大量的运算工作，因此手动测量的工作量非常　大，校准一台仪器往往需要几个小时、甚至更多的时间，　校准效率低；人工计算容易产生错误，影响校准的准确性　和可靠性。种种这些问题，能不能通过一更快速更有效的　手段来加以解决呢？　计算机控制自动校准是解决这一系列问题的最好途　径。下面我就为大家介绍一下微波功率参数的自动校准系　统。　１概述　硬件构成：　美国Ａｇｉｌｅｎｔ公司Ｅ８２５７Ｃ型高精度扫频信号发生器、　３４４０１Ａ型数字多用表、ＧＰＩＢ控制器　美国Ｔｅｇｒａｍ公司ｌ８０５Ａ型自动电平控制单元、　ｌ８０７Ａ型标准功率座（１０ＭＨｚ～ｌ８ＧＨｚ）　Ｆｌ１ｌ７型标准功率座（１０ＭＨｚ～２６．５ＧＨｚ）　ＩＢＭ兼容计算机　２０００／ＸＰ平台的自动校准系统，它具有操作方便、人机界　面友好等有点，满足自动校准、自动数据处理、校准结果　显示、数据保存及查询、自动打印输出等功能。　２程序基本原理及构成　通过ＧＰＩＢ控制线将信号发生器、电平控制单元和数字　多用表与计算机连接（系统连接见图１）。程序分两阶段完成　校准：一、通过控制信号源和电平控制单元，使在校准端　口能输出相应频率的高精度高稳定的校准信号，被校的功　率测量仪在被校准端口测出准确的功率值；二、通过控制　数字多用表读取功率测量仪“记录输出”口输出的直流替　代功率值（通过直流替代功率可以换算出功率测量仪的实际　显示值），返回计算机，通过一系列转换和运算，得出相应　机校准结果并显示出来。　

图１　自动校准系统连接　软件环境：Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｗｉｎｄｏｗｓ　９Ｘ／２０００／ＸＰ　

Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ６．０　程序所包含的设计窗体和模块如表ｌ所示。　运用ＶＢ６．０编制一套运行于Ｍｉｃｒｏｓｏ￣Ｗｉｎｄｏｗｓ９ｘ／　本程序功能较多，各模块之间相互调用较为复杂。由　

表１　

Ｄｆｉｎｄ　二级查询窗体，用于非难一性查询时，将符合一级查询条件的记录罗列出来，以便于用户从中挑出需要的记录　关于窗体，用于显示关于本系统的相关信息　

国内统一刊号ＣＮ３　１－１４２４／１＂１３　３９　２００４年度科技论文选编　上海计量测试　７　ｆｒｍＬｏｇｉｎ　霸＿离　＿　９　ｆｒｍＳｐｌａｓｈ　登录窗体，用来验证操作者的身份是否合法　荆　脚嘲　欢迎窗体，显示Ｌｏａｄｉｎｇ界面　

ｌｌ　ＰｒｔＲｅｐｏｒｔ　打印检定证书窗体，通过本窗体可以对选定的记录打印出校准证书　—　誊　１３　ＣｏｍｍｏｎＶａｒｙ　篇　公共变量模块，本模块中包含了本系统所使用的全局变量　

于篇幅有限，这里只列了本程序中完成最主要ｊ二作的窗体　“校准窗体”（ｆｒｍＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）的程序流程供大家参考，其　他部分如有兴趣可再加深入探讨。　校准窗体（ｆｒｍＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）程序调用流程　

调用仪器｛９＝　‘始化子过程　＋　Ｉ　提示用户进行调零　『　Ｉ　ｌ检查用户各种设置是否正确、若有误则给出提示ｉ　＋　Ｊ　依据检定方式的不同初始各参数　『　＋　ｆ　循环计数器初始化ｉｎｄｅｘ＝ｌ　』　Ｉ　

—　至　＝＝＝一　

●是　调用ｓｅｎｓｏｒ（＝ａｌ、Ｍｏｕｎｔｃａｌ子函数进行测试ｌ　＋　在窗体上显示测试结果　ｉ　Ｉ　循环计数器加ｌ，ｉｎｄｅｘ＝ｉｎｄｅｘ＋１　Ｉ　

＜　垂　Ｉ是　＜＝＝＝垂蔓　

Ｉ一含　●一　———ｉ　—～　—：兰　二——一　

是　Ｉ　调用ＡｄｄＺＢ窗体　

ｔ　—＝＝＝　蔓　＞　

Ｊ是　ｊ　将所有检定信息存人数据库　Ｊ　

一１　（　结束　）　

４Ｏ国内缱一刊号Ｃｈｌ３１．１４２４／ＴＢ　

３自动校准的优点　（１）自动化程度高．效率高程序自动采集被测数据，　大大提高了校准速度，校准一台功率计的时间由原先的数　小时缩短到现在的８～２０分钟左右。　（２）简化校准过程，提高准确性采用自动校准后．充　分发挥计算机高速运算的能力，将测试人员从繁琐的数据　处理中解放出来，节省了大量人力资源，避免了差错，提　高了准确性。　（３）多次测量，准确可靠性高自动校准测试速度快，　对每一频率点可进行３～１０次的重复测量，大大提高了校　准的准确性和可靠性。　（４）自动生成证书，保证证书一致性每次校准结束　后，可由系统自动打印校准证书，节省了人力，保证证书　的一致性和正确性。　（５）采用模块化设计由于不同的被控制仪器的程控代　码不同，所以在编程时采用模块化设计，特别设置标准器　选择界面。这样即使更换了不同仪器（如信号源、直流电压　表），只需添加相应的程控码模块就能马卜使用，不影响主　体程序，增强了程序的适用性和安全性。便于向其它用户　推广使用。　（６）通用性强采用高精度数字直流电压表读取被测功　率计的直流替代功率，再由计算机采集数字直流电压表数　据，通过程序自动演算回微波功率。这种方法的优点是：　控制程序与被检仪器无关，只与标准装置有关，相对同　定，解决了因被检仪器的改变而必须更改程序代码的问　题，程序通用性强，可靠性高，适用于所有微波功率ｉｔ（包　括那些无ＧＰＩＢ接口的老式功率计）。　（７）提供多种校准方式，使用灵活方便程序提供了　“全频段校准”、　“固定频率校准”、　“单个频点校准”　和“步进方式校准”等多种校准方式，为不同需求的校准　提供灵活方便的校准手段。　（８）校准数据更新便捷程序中标准功率座的校准数据　和被测功率计的频率设置都通过ＴｘＴ文件统一管理，从程　序代码中分离出来，由程序调用。这样每年标准功率座送　ｉ　上痞计量测盍弋　微波小功率计的校准　沈菊霞　黄玉珲　摘要本文介绍了微波小功率标准装置的构成，以及每个部件在整套装置中的作用。　关键词　自动校准功率微波　

１功率测量现状　微波功率是无线电计量的基本量之一，也是微波频段　计量中最重要的参数，尤其是射频以上频段，无线电测量　系统大多采用分布参数电路，特别是采用非ＴＥＭ波型的单　导体传输线和元器件时电压失去唯一性定义，而功率能够　确切地表征信号的大小。同时，衰减以及功率能量密度等　无线电参量也可以由功率量值标准导出，因此建立功率传　递标准和校准装置是无线电计量的一个基本任务。　据了解，目前国内各计量机构除中国计量科学研究院、　中国航天科技集团二院等少数几家单位将频段扩展到八毫　米频段以外，其他二级计量机构还基本上都维持在ｆ０．０　ｌ～ｌ　８）　ＧＨｚ频段，而使用最为广泛的微波小功率校准系统就是美　

２００４年度科技论文选编　国ＷＥ公司推出的ＳＹＳＴＥＭ　ＩＩ微波小功率自动校准系统。　我院这次射频小功率标准装置改造项目也采用了ＳＹＳＴＥＭⅡ　微波小功率自动校准系统，频率范围为（０．０ｌ～２６．５）ＧＨｚ：　２　ＳＹＳＴＥＭＩＩ介绍　ＳＹＳＴＥＭ　ＩＩ型自动功率计校准系统是美国ＷＥ公刮于　

十九世纪８Ｏ年代推出的产品，该系统基于单定向相耦合器　法的校准原理，用电阻功率分配器代替定向相耦合器，其　校准系数可直接溯源至美国国家标准局（ＮＩＳＴ），该系统是　目前我国微波计量领域应用最广泛的一种测试系统。近些　年来，该系统的测量精度并未得到进一步提高，基本还停　留在上世纪８０年代的水平，而其他各大仪器制造商也无类　似的产品推出，所以ＳＹＳＴＥＭ　ＩＩ仍然占市场的主流，是当　

检后，只需更换相应的标准数据文件，无需改动程序，方　便快捷。　

４编程中应注意的问题　（１）本系统中的证书打印模块对于证书的封面与内容采　用了不同的处理方式，因为证书的第一封面与第二封面相　对来说格式比较固定，除了数据内容变动外，其他的格式　要求都是事先约定的，所以采用ＶＢ中附带的水晶报表控　件设计器等来实现。证书内容部分因为每一次的测试频点　的数量都不一定，使用报表设计有些麻烦，所以采用了一　种新的程序算法来实现。　（２）水晶报表设计器包含在ＶＢ６．０企业版中，在默认安　装下不会自动安装，用户可以在安装盘下的＼ＣＯＭＭＯＮ￣　ＴＯＯＬＳ＼ＶＢ＼ＣＲＹＳＲＥＰＴ目录下直接安装。设计器的功能其　实同任何一个字处理软件没什么两样，用户可以按照需要　的格式设计证书封面的模板，然后插入数据库，将相应的　字段插入到相应的位置即可。由于水晶报表设计器本身的　局限性，设计模板同打印出来的实际结果会有一定的差　异，不象ｗｏｒｄ那么方便，需要设计者在设计过程中不断试　验、摸索。　

（３）程控命令发送子过程视ＧＰＩＢ接口卡的命令库而不　同，本系统中调用的是Ａｇｉｌｅｎｔ公司的Ｓｉｃ１３２Ｍｏｄｕｌｅ中的公　共函数集，可适用于所有Ａｇｉｌｅｎｔ公司生产的ＧＰＩＢ接口卡产　品，该子过程共调用ｉｏｐｅｎ、ｉｔｉｍｅｏｕｔ、ｉｖｐｒｉｎｔｆ、ｉｃｌｏｓｅ、　ｓｉｃｌｃｌｅａｎｕｐ￣个命令，其中值得注意的是ｉｏｐｅｎ命令中的参　数应该与ＧＰＩＢ接口卡安装完成后对卡进行配置的逻辑名一　致，￣ＧＰＩＢ０。若换用其他公司的ＧＰＩＢ接口卡产品，一般　随同驱动程序会附送一些例子，读者可以参照例子进行相　应修改即可。　

参考文献　１　ＴＥＧＡＭ　１　８０５Ｂ、１　８０７Ａ、ｌｌ　ｌ　７Ａ　Ｃｏａｘｉａｌ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ＯＰＥＲ—　ＡＴＩＯＮ＆ＳＥＲＶＩＣＥ　ＭＡＮＵＡＬ　２《微波测量》国防工业出版社１９９１年４月第２版（修订版）　３《Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ６．０编程手册》北京希望电子ｍ版社１９９９年２月第　１版　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ａｕｔｏ－Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｐｏｗｅｒ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ，　ａｎｄ　ｄｅａｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｓｅ　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏ－ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｐｏｗｅｒ，Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ，ＶＢ　ｐｒｏｇｒａｍ　

＿内统一刊●ＣＮ３１．１４２４／ＴＢ　４，ｔ