1. 什么是虚拟仪器？<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

由于计算机技术的进步，引起了各行业的技术革命。在仪器领域，计算机技术与仪器技术相结合，形成了一种新概念仪器――虚拟仪器。

那么，到底什么是虚拟仪器呢？我们先来看传统仪器的构成，传统仪器由信号采集、信号处理和结果表达与仪器控制三部分组成。在传统仪器里，这三部分都是用电子线路来实现的，即：都是采用硬件来实现的。随着计算机技术的发展，尤其是数字信号处理技术的进步，实现各种信号处理功能的软件算法精度越来越高，速度越来越快，在仪器的信号处理部分，用软件代替硬件成为可能，即：用算法代替电子线路，能够实现传统仪器的信号处理功能。同时，结果表达与仪器控制原本就是计算机的“长项”。这样，把传统仪器的后两部分（信号处理、结果表达与仪器控制）用计算机软件来实现，而不再采用硬件（电子线路）来实现，基于这种思想形成的仪器，就叫虚拟仪器。如下图所示。

综上所述，我们给出虚拟仪器的概念。所谓的虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。

这里的“虚拟”有两层含义：

（1）虚拟的仪器面板

（2）由软件实现仪器的测量功能（软件就是仪器）

以上两个条件是虚拟仪器的心备要素。

2、虚拟仪器是测试领域的一场革命吗？

答案是肯定的，原因是什么呢？我们先回顾一下仪器的发展史。仪器的发展经历了四个时期:

（1）第一代仪器：模拟仪器

如指针式万用表、晶体管电压表，它们的基本特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。

（2）第二代仪器：数字化仪器

数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出最终结果。

（3）第三代仪器：智能仪器

智能仪器内置微处理器，能进行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。它的全部功能全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。

（4）第四代仪器：虚拟仪器

虚拟仪器是现代计算机技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器发展的一个重要方向。

从1988 年开始，陆续有虚拟仪器产品面市。此后，虚拟仪器产品飞速增加。从仪器的发展历史可以看出，仪器领域已经历了两次技术革命。第一次仪器革命是由于数字电子技术的发展引起的，使仪器形态进入了数字化仪器时代；第二次仪器革命是由于微处理器的大量应用引起的，使仪器形态进入了智能仪器时代。目前，仪器领域正在进行第三次仪器革命，这次革命是由通用计算机硬软件技术的进步引起的，这次仪器革命将使仪器形态进入第四个时期：虚拟仪器时代。

所以，我们认为：虚拟仪器技术是第四代仪器技术，是仪器领域的一场革命。

3、虚拟仪器能给用户带来哪些实际利益？

虚拟仪器的应用能给用户带来哪些实际利益呢？总体来说，就是用更少的费用完成更复杂的测试任务，具体表现在以下几个方面：

（1）测试成本的降低

由于虚拟仪器采用软件代替硬件，实现仪器的信号处理、结果表达和仪器控制，构建测试系统的硬件大大简化，测试成本大幅度降低。

（2）测试效率的提高

虚拟仪器常采用总线仪器模块构建，计算机可方便地直接通过总线控制仪器模块，这将为实现自动测试提供很大的方便。所有的虚拟仪器系统都是自动测试系统，所有测试工作都是在计算机控制下自动完成的，这样大大提高了测试工作的效率。由于虚拟仪器系统采用通用的软件操作系统，例如：windows9X;windows2000;windows NT;windowsXP 等，可利用大量的现有软件资源，为测试数据的进一步处理、存贮和传输提供了方便。

（3）测试系统更加紧凑

由于虚拟仪器大多采用总线式结构，一个机箱能插入多块仪器卡，例如：PXI总线机箱能同时插入8 块卡，即：一个机箱能集成最多8 个仪器。这样，为了完成某一项测试任务而组建的测试系统，体积大大缩小了，结构更加紧凑。据某项论证研究，某型导弹技术保障车辆的计量现需要约50 台传统仪器，而采用虚拟仪器技术，仅需一套PXI 总线仪器系统即可完成，这套系统可便携。这样，传统的实验室计量模式也就转变为伴随计量或靠前计量模式。

（4）远程测试

虚拟仪器充分利用了计算机技术，也包括计算机网络技术，因此，虚拟仪器能够方便地利用互联网实现远程测试。军事装备越来越复杂，对测试工作的要求也越来越高，为了保证作战装备的正常工作，有时，需要远程战场支援，当然也包括远程测试，虚拟仪器与传统仪器相比，能够更方便有效地支持远程测试或网络测试。

（5）仪器可以定制或自制

虚拟仪器的测试功能是用软件实现的，因此，可根据用户的不同实际需要，从系统集成商处订制仪器，也可自制仪器。这样，面对临时性的测试任务，就能很快地组建测试系统。

4.、如何组建虚拟仪器系统？

组建虚拟仪器系统可分为五个步骤：

（1） 选择操作系统和软件开发平台。组建虚拟仪器时，绝大多数会采用Windows 系列操作系统，开发软件平台可选择Labview、Labwindows/cvi、Agilent-VEE、VC 和VB 等。

（2） 选择总线形式和总线机箱。总线可选择VXI 和PXI。

（3） 选择机箱内嵌式或外置式计算机。内嵌式计算机使虚拟仪器系统结构紧凑，外置式计算机成本较低。

（4） 选择仪器模块。根据实际需要，从模块化仪器供应商处采购各种仪器模块。

（5） 选择信号调理模块和自制专用模块。组建一个虚拟仪器系统通常还会碰到信号调理模块的选择问题，当信号特殊时，还需自制部分信号调理模块。

5、谁能提供虚拟仪器的硬件平台和软件平台？

能提供软件开发平台的商家有NI 公司和Agilent 公司。能提供硬件平台的商家众多，有National Instruments、Agilent、ADLINK 、ALPHI Technology、GOEPL electronic、MEN Mikro Elektronik 、TEAM Solutions、United Electronic Industries （UEI）、LeCroy 等。虚拟仪器总线标准是开放的，其总线标准得到了众多厂商的支持。

6、虚拟仪器的硬件平台有哪几种形式？各有什么优缺点？

虚拟仪器总线形式有GP-IB、串口、并口、USB、IEEE-1394、DAQ、VXI 和PXI 等多种，其中VXI 和PXI 是两种常用的总线形式。

GP-IB 总线是一种早期的并行总线，由于其传输速度慢，已趋于淘汰，但带有这种总线的台式仪器保有量较大。用GP-IB 总线组建虚拟仪器系统，已不是一个好的选择，只是在考虑与以往的测试系统兼容时，才会考虑这种总线方案。

计算机串口、并口测试仪器，不是主流，目前采用的较少。在组建测试系统时，可能极少用到。

USB 总线仪器正在起步，以后可能会成为低端应用的一种较好的选择。由于其不能实现不同USB 仪器间的同步，它不会成为复杂测试的主流仪器。

IEEE-1394 总线主要应用在动态图像传输领域，在仪器方面的应用正处于研究阶段，它比USB 总线的速度要快很多，但同USB 总线一样，不能实现不同仪器间的同步。不便于组建复杂的虚拟仪器系统。

VXI 总线出现于1988 年，应用的时间较长，VXI 总线仪器种类较多，但这种总线的速度与目前PC 机总线速度相比，明显落后了，这不利于充分利用计算机资源实现仪器功能。

PXI 总线出现于1997 年，是计算机PCI 总线面向测试应用的扩展，与计算机总线的发展同步，具有较快的速度，是一种理想的仪器总线。

7、为什么我们推荐作用PXI 总线构建虚拟仪器系统？

我们知道，常用的组建虚拟仪器的总线有两种：VXI 和PXI，下面我们对其性能做一下对比。

从上表对比中，可以看出两种总线的不同，PXI 总线是在计算机主流总线PCI基础上扩展的，因此，它保持了与计算机技术同步发展，是虚拟仪器总线里最快的一种。由于它起源于计算机总线，保持了向下兼容性，其研究开发与应用都有大量的计算机软件支持，成本比VXI 总线低很多。PXI 总线是一种非常有前途的虚拟仪器总线形式，是目前性能最好的模块化仪器总线。我们强烈推荐采用PXI 总线构建虚拟仪器系统。

8、PXI 总线有哪些模块？性能如何？

PXI 总线常用模块有如下几种：

（1）模拟量I/O

常用的有8、12、16、21、24 位等分辨率，100kSa/s、200kSa/s、333 kSa/s、500 kSa/s、1MSa/s、 1.25MSa/s、5 MSa/s、20 MSa/s、100 MSa/s 等采样率，16、64 和128 通道等，具有简单的硬件触发和软件触发功能。

（2） 数字量I/O

现有并行32 位、64 位，80MB/s 等模块。

（3）开关矩阵

有各种开关阵列，包括高功率型（5A、7A／250V 等）、高频型（1.3GHz）和一般型。开关数量可达256，可有4×64和8×32 等分布形式。

（4）定时／计时器模块

有24、32 位，20、80、125MHz。但均只能接收TTL 电平。

（5）万用表模块

现有5 1/2 万用表模块，6 1/2 万用表模块。

（6）示波器模块

现有带宽15MHz、100MHz、500MHz、1GHz 等示波器卡，采样率最高达到2.5 GSa/s、4GSa/s，具有常用的触发功能和各种高级触发功能。其它各项性能指标与台式示波器相当。

（7）信号源模块

现有各种信号源，包括函数波形发生器、视频信号发生器、任意波形发生器等，频率有1 MSa/s、 40MSa/s，8、12、16 位分辨率。

（8）控制器（计算机）模块

性能与笔记本计算机性能基本同步。

（9）介面卡

以太网卡、GP-IB 卡、RS-485、RS-232、VXI 等。

9、虚拟仪器的关键是什么？

虚拟仪器的关键是软件，由于虚拟仪器的信号处理功能和仪器控制功能都是用软件实现的，所以虚拟仪器在硬件平台确定以后，主要的工作是软件的编程。

对用户和系统集成商来说，最终形成的虚拟仪器性能如何，主要取决于软件编程的质量。换句话说，软件就是仪器。

10、组建虚拟仪器系统的费用如何？

组建虚拟仪器系统的费用主要包括以下几项：

硬件平台费用：包括总线机箱和计算机。

软件平台费用：虚拟仪器开发软件包

模块费用：总线数据采集与发生模块

信号调理费用：工程中碰到的信号调理任务，一般没有现成的模块可选用，需重新研制，这部分工作通常由系统集成商或用户完成。

编程费用：虚拟仪器的信号处理与仪器控制部分，通常采用虚拟仪器开发软件包，由系统集成商或最终用户自己编写。

试验与校准费用：虚拟仪器系统研制完成，要经过用户的试用与工程测试，要经过国家法定计量检测机构进行校准测试。

开发虚拟仪器系统主要包括上述几种费用，根据我们的工程经验，虚拟仪器系统的性能价格比明显优于传统的仪器系统。特别对于日益复杂的测试，更显现出虚拟仪器技术的优势。

11. 虚拟仪器能否实现网络测试？

能，虚拟仪器充分利用了计算机技术，也包括网络技术，目前的虚拟仪器软件能够方便地实现远程测试或网络化测试。

这将来会引起一场测试模式的革命，会出现一些新的测试概念，如远程测试支援，远程测试专家系统，远程故障诊断，远程计量（校准）等等。

12. 虚拟仪器与传统仪器系统能否兼容？

能，虚拟仪器系统能通过各种接口与传统仪器系统相连。例如，PXI、VXI 总线仪器可通过MXI 方式相连，PXI 总线仪器可通过GP-IB 与传统台式仪器相连。如下图所示。

13、虚拟仪器如何计量（校准）？

虚拟仪器系统可采用两种方法进行计量（校准），一种是内部校准，一种是外部校准。内部校准是指采用模块仪器内部的标准源进行校准，虚拟仪器系统总线模块上通常都带有标准源，总线仪器模块通常也配有校准软件，可随时进行校准工作，内部校准源可定期溯源到国家计量标准。外部校准是指直接溯源到国家计量标准。

14、虚拟仪器技术在哪种类型的测试任务中具有绝对优势？

虚拟仪器技术是仪器领域的一场革命，其推广应用，必将深刻地改变测试工作的模式，这种过程是一个渐变的过程。虚拟仪器首先应用在其具有明显优势的场合。那么，目前虚拟仪器技术在哪些测试中具有明显的优势呢？

根据目前的虚拟仪器发展水平，我们认为，虚拟仪器技术在复杂系统的测试方面具有明显优势。例如：军用装备的科研、生产、试验和部队技术保障过程中的测试。

虚拟仪器的分类

仪器的分类
虚拟仪器的发展随着计算机的发展和采用总线方式的不同，大致可分为七种类型： 

第一类：PC总线——插卡型虚拟仪器 

这种方式借助于插入计算机内的板卡（数据采集卡、图象采集卡等）与专用的软件，如LabVIEW?、LabWindows/CVI、或通用编程工具Visual C++和Visual Basic等等相结合，它可以充分利用PC机或工控机内的总线、机箱、电源及软件的便利。 

但是该类虚拟仪器受普通PC机机箱结构和总线类型限制，并且有电源功率不足，还有机箱内部的噪声电平较高，插槽数目较少，插槽尺寸小，机箱内无屏蔽等缺点。该类虚拟仪器曾有ISA、PCI和PCMCIA总线等，但目前ISA总线的虚拟仪器已经基本淘汰PCMCIA结构连接强度太弱的限制影响了它的工程应用，而PCI总线的虚拟仪器广为应用。 

第二类：并行口式虚拟仪器 

该类型的虚拟仪器是一系列可连接到计算机并行口的测试装置，它们把仪器硬件集成在一个采集盒内。仪器软件装在计算机上，通常可以完成各种测量测试仪器的功能，可以组成数字存储示波器、频谱分析仪、逻缉分析仪、任意波形发生器、频率计、数字万用表、功率计、程控稳压电源、数据记录仪、数据采集器。它们的最大好处是可以与笔记本计算机相连，方便野外作业，又可与台式PC机相连，实现台式和便携式两用，非常灵活。由于其价格低廉、用途广泛，适合于研发部门和各种教学实验室应用。 

第三类：GPIB总线方式的虚拟仪器 

GPIB（General Purpose Interface Bus）技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段。GPIB也称HPIB或IEEE488总线，最初是由HP公司开发的仪器总线。该类虚拟仪器可以说是虚拟仪器早期的发展阶段，也是虚拟仪器与传统仪器结合的典型例子。它的出现使电子测量从独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展。典型的GPIB测试系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB总线仪器通过GPIB电缆连接而成。一块GPIB接口可联接14台仪器，电缆长度可达40米。 

利用GPIB技术实现计算机对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，可以很多方便地把多台仪器组合起来，形成自动测量系统。GPIB测量系统的结构和命令简单，主要应用于控制高性能专用台式仪器，适合于精确度要求高的，但不要求对计算机高速传输状况时应用。 

第四类：VXI总线方式虚拟仪器 

VXI（ VME eXtension for Instruments ）VXI总线是一种高速计算机总线VME总线在VI领域的扩展，它具有稳定的电源，强有力的冷却能力和严格的RFI/EMI屏蔽。由于它的标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的优点，很快得到广泛的应用。经过十多年的发展，VXI系统的组建和使用越来越方便，尤其是组建大、中规模自动测量系统以及对速度、精度要求高的场合，有其他仪器无法比拟的优势。然而，组建VXI总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造价比较高。目前这种类型也有逐渐退出市场的趋势。 

第五类：PXI总线方式虚拟仪器 

PXI（PCI eXtension for Instruments）PXI总线方式是在PCI总线内核技术基础上增加了成熟的技术规范和要求形成的。包括多板同步触发总线的技术，增加了用于相邻模块的高速通讯的局域总线。PXI具有高度可扩展性，PXI具有多个扩展槽，通过使用PCI—PCI桥接器，可扩展到256个扩展槽，对于多机箱系统，现在则可利用MXI接口进行连接，将PCI总线扩展到200米远。而台式机PCI系统只有3~4个扩展槽，台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展优势结合起来，将形成未来的虚拟仪器平台。 

第六类：外挂型串行总线虚拟仪器

这类虚拟仪器是利用RS－232总线、USB和1394总线等目前PC机提供的一些标准总线，可以解决基于PCI总线的虚拟仪器在插卡时都需要打开机箱等操作不便，以及PCI插槽有限。同时，测试信号直接进入计算机，各种现场的被测信号对计算机的安全造成很大的威胁。而且，计算机内部的强电磁干扰对被测信号也会造成很大的影响，故外挂式虚拟仪器系统成为廉价型虚拟仪器测试系统的主流。 

RS－232主要是用于前面提到过的仪器控制。目前应用较多的是近年来得到广泛支持的USB，但是，USB也只限于用在较简单的测试系统中。用虚拟仪器组建自动测试系统，更有前途的是采用IEEE1394串行总线，因为这种高速串行总线，能够以200或400Mb/s的速率传送数据，显然会成为虚拟仪器发展最比较有前途的总线。 

这类虚拟仪器可把采集信号的硬件集成在一个采集盒里或一个探头上，软件装在PC机上。它们的优点是既可以与笔记本计算机相连，方便野外作业。又可与台式机相连，实现台式和便携式两用。特别是由于传输速度快、可以热插拔、联机使用方便的特点，很有发展前途，将成为未来虚拟仪器有巨大发展前景和广泛市场的主流平台。 

第七类：网络化虚拟仪器

现场总线、工业以太网和Internet，为了共享测试系统资源，提供了支持。工业现场总线是一个网络通讯标准，它使得不同厂家的产品通过通讯总线使用共同的协议进行通讯。现在，各种现场总线在不同行业均有一定应用；工业以太网也有望进入工业现场，应用前景广阔；Internet已经深入各行各业乃至千家万户。通过web浏览器可以对测试过程进行观测，可以通过internet操作仪器设备。能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。现在，有关MCN(Measurement and Control Networks)方面的标准已经取得了一定进展。

基于LabVIEW的相关滤波器的设计与改进 

LabVIEW与MATLAB混合编程在数字天线阵列测试中的应用 

图3是通道监视Ⅵ的框图。图中调用了COM组件对象，它完成的主要任务是将采集卡输出的多个通道串行数据流按通道进行分组，并根据需要进行数制转换和数据分析等工作，这些功能提高了程序运行速度，并大大简化甚至完成了一些LabVIEW很难完成的任务。与调用MATLAB Script节点相比，COM组件法具有运行速度更快、内存管理更好和运行稳定等优点。

2.3 数据采集和测量验证

        数据采集是测试过程中最基本、最重要的环节，其前面板见图4。

在数据采集VI中不但可以控制采集的起止，还可通过在前面板修改参数控制采集数据的长度，从几十kHz到几十MHz都可以实现连续采集。

        由于天线测试尤其是远场测试必须到合适的环境中才能完成，所以在完成天线阵列的校正后，除了仔细分析结果外还希望能够验证一下测试的结果。因此，在用校正系数进行补偿后采用DBF(数字波束合成)技术在空间实时形成同时多波束，以远场辐射源为目标，用比幅法进行了波瓣实时测试和测角性能验证，其结果令人满意。前面板见图5。

在该VI采用了MATLAB Script节点，这是因为，虽然采用MATLAB Script节点不能脱离MATLAB环境，要在后台肩动MATLAB，不利于独立应用程序的开发，但是根据实际情况的不同，MATLAB Script节点有时显得更为方便和实用。在本例中，一方面，实时性已不是我们考虑的最重要因素，另一方面，在调试过程中可以在MATLAB Script节点中方便地修改MATLAB程序，而不必像调用COM组件那样反复进行编译，而且在测试过程中不仅需要测量的最终结果，一些中间变量也是我们感兴趣的。这时通过查看在后台运行的MATLAB上作空间就可以方便地看到这些数据，而这在调用COM组件法中是无法或者不方便实现的。

3 结束语

        通过以上几个主要程序和其他一些辅助程序，完成了在天线测试过程巾从通道监视、数据采集到最后验证的完整过程。本系统充分利用了LabVIEW在软件化测量编程、数据采集和MATLAB在数据处理方面的优势，通过混合编程将两者有效、合理地结合，并经过了实践的验证。

使用虚拟仪器搭建射频下变频模块仪器校准系统 

一. 引言
为了保证测量精度，仪器需要定期做校准。传统仪器可设定的校准参数并不多，通常采用手工校准的方式。随着集成化、模块化仪器的出现和大量使用，这类仪器所需的校准过程变得非常复杂。加之模块化仪器没有直接供用户操作的界面，只能与计算机共同使用，迫使我们不得不采用编程的方法为模块化仪器进行校准。虚拟仪器的概念为搭建校准系统提供了便捷的途径。[2]
射频下变频仪器就是模块化仪器中目前应用前景最为广阔的一种，其代表产品有National Instruments公司的PXI-5600下变频模块。[3]
二. 射频下变频模块仪器的校准原理和校准参数
1． 射频下变频模块仪器的工作原理
射频下变频模块仪器通常与数字化模块仪器（或示波器模块）共同时用，以代替传统的频谱仪。
射频下变频模块用于把输入的射频调制信号的载波频率由射频段降低至中频段，以供数字化模块将调制信号数字化。数字化模块采样率较低，不能用来直接采集频率过高的信号。PXI-5600模块可将载波频率在9k~2.7GHz，带宽在20MHz以内的调制信号变频为载波频率为20MHz、带宽不变的调制信号[3]。经过此转换过程，输出信号可被采样率大于50MHz的数字化模块采集，并在计算机内使用软件对采集的数据进行分析、处理、显示，以完成频谱仪甚至部分网络分析仪的功能。
2． 射频下变频模块仪器的校准原理
模块化仪器的校准原理与传统仪器略有不同。模块化仪器校准的本质是使用软件来补偿硬件误差。模块化仪器总是与计算机相协同使用的，我们可以在高层应用程序使用模块化仪器的采集数据之前，对模块化仪器测量的原始数据进行补偿，然后将补偿后的数据作为最终测量值传递给上层应用程序，以提高仪器的测量精度。[2]
以温度补偿为例，通常，随着温度的升高，仪器的测量值也随之增加，并且两者具有近似的线性关系。这样我们可以对测量得到的原始值进行修正，以补偿温度变化引起的误差。
公式为：V=Vo*(Ca+Cb*T)
其中V是最终测量值；Vo是仪器测量的原始值；Ca是温漂误差的常量参数；Cb是温漂误差的一次参数；T为仪器的温度。
仪器温度校准的过程就是获得以上两个温度补偿参数的过程。
3． 校准参数
对于射频下变频模块仪器，除了上面提到的温漂参数，还有其它一些重要参数需要校准。
内置时钟的频率：下变频一般会有一个频率为10MHz内置时钟。
射频范围内的功率补偿：对于不同频率的输入信号，下变频模块对信号的衰减是不同的，所以必须用校准参数补偿下变频模块对输入信号衰减。 

中频范围内的功率补偿：同样对于不同频率的输出信号，下变频模块也有不同的衰减。该校准参数用于补偿下变频模块对输出信号衰减。
射频和中频的功率补偿曲线与温度功率补偿曲线不同，它们都是无规则曲线。如使用直线对其拟合，其校准效果十分有限。而使用过高的阶次，会增加运算量，并在拟合曲线边缘产生振荡。根据试验结果，采用7到15阶的曲线对上述参数进行拟合，校准效果最令人满意。
三. 硬件系统
1． 结构图
下变频模块的校准平台由被测量仪器、标准仪器和计算机组成。
PXI 5600需插入PXI机箱使用，可以通过在PXI机箱上加控制器控制5600模块，也可使用MIX通讯模块将PXI机箱与台式计算机相连，使用计算机控制5600模块。
铷钟用于为频谱仪提供精准的时钟信号，从而使频谱仪能够准确测量5600发出的信号的频率。
信号发生器为5600提供RF频段的输入信号。
功率计的两个通道同时读取5600模块输入端和输出端的信号功率，以比较他们之间的误差。
信号输出
信号输入
信号输入A
5600 下变频模块
铷钟
参考频率输入
IF信号输出
参考频率输出
RF信号输入
频谱仪
RF 信号发生器
功率计
功率均分器
信号输入B
参考时钟输入
精准10MHz时钟信号输出
PXI 机箱
与计算机相连

2． 选择标准仪器
标准仪器的选择有以下两点原则：一是标准仪器的测量范围和精度要满足校准要求，二是尽量采用常用的仪器。
5600模块内置时钟校准后的频率要求是10MHz，误差在0.1Hz内。标准仪器的精度应比这高一个数量级，即1 ppb。一般的晶振时钟很难达到此精度，因此我们选择铷钟作为时钟基准。常见的铷钟型号有Datum 8040等。
因为频谱仪由外接铷钟提供基准频率，因此我们可以不用担心频谱仪的频率精度。一般频谱仪的分辨率通常大于0.1Hz，我们可以采用测量5600模块内置时钟信号的第11阶谐波的方法来提高分辨率：10MHz的信号的第11阶谐波频率为110MHz，其误差应在1Hz以内。因此，只要测量范围包括110MHz，分辨率在1Hz以内的频谱仪都可用于5600的校准。目前最常见的频谱仪是Agilent公司的AGESA系列频谱仪。
RF信号发生器需要提供频率高达3GHz的信号，可以选用Agilent公司AGESG系列信号发生器中频率范围超过3GHz的型号。
常见的功率计有Agilent公司的AGESP系列，和Rohde & Schwarz公司的NRVD系列。需要注意的是，功率计还需要选择适合的传感器探头。由于在校准过程中，功率计的两个通

道分别测量RF段和IF段的信号，因此，我们所选用的传感器探头的测量频率范围应分别为20MHz~2.8GHz和3MHz~27MHz。
四. 软件系统
仪器的校准软件往往要提供给不同的校准实验室使用，而每个实验室所拥有的标准仪器都不尽相同，这就要求编写的校准程序必须具有仪器可互换性。IVI（可互换虚拟仪器）架构为我们的校准系统实现仪器可互换提供了保证。[5]
校准程序的总体框架如图2所示。
最顶层的主程序通过调度仪器控制模块控制仪器，读取测量数据并对数据进行分析处理，得出校准数据并以此校准RF模块仪器。主程序同时也负责提供用户交户界面。
IVI架构的核心部分是对于标准仪器进行控制的部分。为了实现仪器的可互换性，校准主程序不是直接调用每个仪器的驱动程序，而是调用IVI的类驱动程序。在使用IVI类驱动程序时，用户还需要在IVI配置工具（例如：NI MAX）中指定所使用的具体仪器的型号[5]。IVI类驱动程序根据用户的配置再调用具体的仪器驱动程序。当用户换用其他型号的标准仪器时，已经编写好的校准程序本身不需要做任何改动，只需在IVI配置工具中选择新仪器的型号即可令校准程序具有新仪器的校准功能。
通常，仪器厂商会提供用于控制被校准模块仪器的仪器驱动和校准的软件接口。例如，我们所使用的PXI-5600的驱动和校准接口是由NI RFSA中提供的。[4]
编程所使用的语言为LabVIEW[1]。在校准过程中所需的标准仪器和被校准仪器都具有LabVIEW版本的驱动程序。并且LabVIEW的图形化编程特性可以大大缩短校准软件的开发时间。在项目前期调研过程中，经测试，使用LabVIEW作为本项目的开发语言开发时间仅为使用VC++或VB开发时间的20%。
校准程序主程序
RF模块仪器校准驱动
IVI类驱动程序
功率计、频谱仪、RF信号发生器
仪器驱动程序
功率计、频谱仪、RF信号发生器
RF模块仪器
标准仪器
功率计、频谱仪、RF信号发生器