摘要：LabWindows／CVI是一款面向测控范畴的开发东西，而Matlab则是一款在数学范畴中优异的软件。在结合两者优势的根底上，提出了运用软件补偿来满意高频信号功率测验精度需求的办法。首要运用Matlab对某渠道高频传输通道树立功率衰减模型．之后根据此模型选用LabWindows／CVI操控测验仪器资源对所得到的高频信号功率值予以补偿。终究，对已知高频信号源进行测验，所得测验数据满意渠道测验精度要求。
关键词：LabWindows／CVI；Matlab；高频通道；衰减模型
0 导言
LabWindows／CVI美国国家仪器公司(NI公司)推出的交互式C言语开发环境。LabWindows／CVI以ANSIC为中心，将功用强壮、运用灵敏的C言语与用于数据收集剖析和显现的测控专业东西有机地结合起来。它的集成化开发环境、交互式编程办法、函数面板和丰厚的库函数大大增强了C言语的功用，为了解C言语的开发人员树立了检测体系、自动测验环境、数据收集体系、进程监控体系、虚拟仪器等供给了一个软件开发渠道。Matlab是由Math Works公司于1984年推出的一套科学核算软件。它具有强壮的矩阵核算和数据可视化才能，一方面可以完结数值剖析、优化、核算、偏微分方程数值解等若干个范畴的数学核算；另一方面可以完结二维、三维图形制作，图画处理、虚拟现实等方面的处理。
本文的起点是运用Matlab强壮的数学处理功用，对某渠道高频测验功率衰减问题进行数据剖析，并以此树立高频通道功率衰减数学模型。并在此根底上选用LabWindows／CVI这一软件开发渠道，运用其灵敏丰厚的库函数，以及可以轻松完结数据剖析和显现的软面板功用来操控测验仪器，在获取仪器测验实践数据的根底上，将测验得到高频信号频率带入树立的衰减数学模型进行核算得到此刻的功率衰减值，并将此数值与实践测得功率值相加显现到虚拟仪器面板上，作为终究的测验成果。然后完结了编程环境中C言语的高效履行功率和科学核算相结合的意图，实验证明了该办法的有用性。
1 通用ATS传输通道结构剖析
ATS硬件结构和接口电路规划具有必定的共性，其一般测验结构如图1所示，从图中可以看出完结信号传输的通道结构首要包含2个部分：一是ATE(Auto Test Equipment，自动测验设备)中信号流经的途径，一般流程部件为测验仪器-衔接线缆-开关-衔接器；二是适配器结构，根据UUT测验需求完结开关体系的灵敏装备，以及完结信号调度。适配器规划一方面存在功用上的共性，即需求完结扩大、衰减、滤波、阻隔、线性化等信号调度功用；另一方面也有其特别性，如有必要结合UUT详细测验要求，规划各种调度电路。而ATE在规划完结后，具有结构功用不变性，特别对高频信号而言，其自身特色不能按一般的集总体系了解，故此需求对这一特定的信号传输特性进行剖析。
ATE中测验高频信号首要重视其频率和功率2个参数，通过实验已证明，高频信号通过传输通道(电缆、开关、衔接器)时对频率测验精度影响很小，可以疏忽；而信号的功率会跟着频率的改动而有规则的改动。这种衰减发生的原因包含以下几个方面：
(1)电缆在传输信号时会发生趋肤效应损耗和介电损耗。其间高频信号沿着导体内侧的外表传输，这种现象即为所谓的趋肤效应；绝缘材料在电场效果下，因为介质电导和介质极化的滞后效应，在内部引起的能量损耗，因为电介质绝缘领会影响电缆的电容，电介质绝缘体相同会发生与频率相关的电缆损耗，即介质损耗。在自动测验设备中，介电损效应是高频信号发生损耗的首要原因。
(2)开关和衔接器作为特别的衔接线，相同会使信号传输时发生衰减。
(3)这些元件衔接到一同后，因为阻抗不完全匹配会引起信号波反射，发生反射损耗，而且元件之间焊接处不行避免地会发生频谱走漏等，都将导致信号功率衰减。关于前2种功率损耗，电缆、开关和衔接器在出厂时都给出了不同频率段下功率衰减值，而关于第3种要素发生的损耗，是不行预知的，需求在完结规划后进行测定。
别的，上述几种元件运用时，因其老化和温度改动不行避免的会发生随机误差，如衔接器的本振频率会跟着温度改动发生漂移等。因此，为减小这些随机误差，一方面应挑选高质量的元件；另一方面要定时对ATE进行计量，以便及时调整相关测验参数。
2 根据Matlab树立高频传输衰减模型
2．1 获取高频信号传输通道功率衰减值
本文旨在结合Matlab和LabWindows／CVI两者的优势，为ATS中高频通道传输损耗规划一种软件补偿的办法。功率衰减与其巨细无关，而是随频率改动而改动，本文以某渠道为根底，对频率范围在[30 MHz，2．7 GHz]内的高频信号源进行测验，得到(不同频率、功率)信号通过传输通道的功率衰减值，如表1所示。
2．2 高频信号传输通道功率衰减建模
在丈量数据处理中，常常遇到根据丈量数据确认给定模型的参数；为离散丈量数据树立接连模型2类问题。本文的数据处理工作归于第2种，在这类问题的丈量数据处理办法中，比较好的是选取可以描绘丈量数据特征的某类曲线，在必定含义下从这类曲线中寻求一条“最好”的曲线作为实验数据对应的接连模型，并给出该接连模型对应的参数。这种处理思维被称为“拟合”，本文将选用经典的最小二乘拟合办法进行数据处理。
2．2．1 最小二乘拟合
以两元模型为例，假定x和y分别为丈量数据矢量，x*和y*分别为对应的真值矢量，f为拟合模型，θ为模型参数矢量，则：
由式(2)列出对应的正规方程并求解就可以得出模型参数的最小二乘估量值。最小二乘拟合的理论根底是高斯-马尔可夫定理，其开展已有约两百年的前史，在数据处理中被广泛应用。最小二乘估量具有无偏性和方差最小的性质，且与丈量矢量所遵守的概率散布无关，因此当丈量矢量的概率散布办法不能严厉知道，无法运用经典核算中的参数估量理论时，最小二乘拟合成为了数据处理的一种简洁办法，一起这也是最小二乘拟合在数据处理中被广泛运用的原因。根据上述原因，本文选取最小二乘拟合办法对测验数据进行处理。
2．2．2 Matlab树立数学模型
首要，以频率f=[0．03，0．1，0．5，1．0，1．5，2．0，2．5，2．7]，以及各频率点对应的功率衰减平均值p=[0．948，1．934，6．995，12．131，13．294，14．269，14．518，14．720]为数据点，画出二维空间的散点图，如图2所示。
根据其散布形状，选取三次多项式作为拟合曲线模型函数：
详细完结过程：
(1)将f=[0．03，0．1，0．5，1．0，1．5，2．0，2．5，2．7]，p=[0．948，1．934，6．995，12．131，13．294，14．269，14．518，14．720]写入Matlab指令窗口；
(2)输入指令函数cftool，回车弹出“Curve Fitting
Tool”窗口，如图3(a)所示；
(3)点击按钮“Data”设置拟合数据分别为f，p，如图3(b)所示；
(4)点击按钮“Fitting”，弹出窗口“Fitting”，选取拟合函数“cubic polynomial”，点击“Apply”即可得到拟合数据模型，如图3(c)所示。
3 LabWindows／CVI完结软件补偿
根据根据最小二乘原理拟合得到的高频通道功率衰减模型，选用LabWindows／CVI编程对高频测验仪器进行操控，完结信号功率的补偿，其面板规划如图4所示，软件测验算法流程如图5所示。
以此实验渠道为例，外部信号源输出(900 MHz，-5．60 dBm)的高频信号。渠道对此信号进行丈量，丈量成果如图4所示：仪器测得功率为-16．5 dBm，将f=900 MHz带入式(4)，核算的修正值为10．94 dB，所以终究测验成果为(-16．5+10．94)dBm，即-5．56 dBm。这一数据与-5．60 dBm相比较，满意渠道测验精度要求。
4 结语
本文在结合Matlab和LabWindows／CVI两者优势的根底上，选用了软件补偿的办法处理了高频功率衰减问题。首要运用Matlab强壮的数学处理才能，以最小二乘拟合原理对功率衰减数据进行处理，得到了较高精度的功率衰减数学模型，之后选用LabWindows／CVI规划了高频测验仪器面板，经编程完结了功率测验补偿。经实验验证，该办法能有用满意渠道测验精度要求，为ATS测验高频信号供给了一种有用的办法。
