目录

　　目录

　　1.目的

　　2.WinCal软件介绍

　　3.射频测量基础

　　3.1射频校准的含义

　　3.2设备网络连接方式

　　4.VISA以及相关协议简介

　　5.网络安全处理

　　6.网分VNA连接配置

　　6.1使用网线连接

　　6.2使用GPIB连接

　　7.VISA协议库知识

　　1.目的

　　1.本文主要介绍了在Wafer级别的射频微波领域测量中，厂家在推出探针台时一般都会配

　　置专门的校准/测量辅助软件的原因；

　　2.当前新版本WinCal软件可以支持VISA协议连接，给出了Wincal软件如何快速和矢量

　　网络分析仪连接，如何配置。通过培训销售工程师，以及售后服务工程师使其迅速掌握，这样会降低后续客户支持成本。

　　2.WinCal软件介绍

　　WinCal软件是Form Factor公司品牌的探针台系统专门为晶圆或Package射频/微波测量领域配置一款专业软件，其作用主要是完成射频校准功能。当然也可以在WinCal软件香瓜界面上读取测量数据和相关后处理。Form Factor在大功率、低噪声直流测量等领域很少看到有专门的测量校准软件，主要依靠测量的环境，设备仪表等来保障。

　　3.射频测量基础

　　3.1射频校准的含义

　　在射频,高频，微波测试领域，当要对待测器件DUT（Device Under Test)测量前，必须要进行校准，不管DUT的简单与复杂。校准是一种补偿技术，将与DUT不相关地部分扣除掉，补偿掉。以图1为例，网络分析仪VNA（Vector Net Analysis）测量一个2端口的DUT射频器件，搭建的环境如下，每一个端口Port使用了两根射频同轴电缆，且使用了2个射频连接器进行转接。如果不事先校准，那么通过网络分析仪VNA测量实际得到的指标（S参数）将会是DUT器件两侧各加两条射频电缆和两个射频连接器的指标，而不是DUT纯粹的指标。校准的含义就是将射频电测量端口向外移动，移动到实际的电参考平面处。当然射频探针校准的含义是将校准电参考平面移动到射频探针针尖处。

　　另外在射频测量中为何十分在意一段射频电缆，一个连接器对测试性能的影响，在后续一些分享中专门讨论。

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　　图1 VNA测量射频器件校准示意图

　　3.2设备网络连接方式

　　在整个射频测量中，测试的主体是网分VNA。如果采取手动探针台，也是不需要图像定位软件的，那么只有一根连线（以太网线，GPIB连线或者USB）来连接网分VNA与装载WinCal软件的计算机即可。这台装配了WinCal软件的控制计算机的作用就是在WinCal软件环境中去控制网分VNA，和网分VNA进行通信和交互信息。具体地说就是对VNA进行相应的配置，写入以及读出相关文件再存入到VNA。WinCal软件根据已经设置好的程序指导测量工程师完成相关校准，不需要测量人员自己去进行更多的思考，来提升测量效率和准确性。

　　诸如常见的SOLT校准方法,是Short-Open-Load-Through的首写字母的连接，翻译成中文的全称是短路、开路、负载，直通。那么WinCal软件会根据SOLT校准方法提示测试工程师进行相关动作，诸如分离探针、下针（SHORT）、下针（LOAD）…分离、…等一系列动作，当根据指令完成这些操作后，软件自动会获取到VNA的测量数据，WinCa软件启动内部校准算法并计算出校准曲线，然后依文件形式自动存放到VNA中去。完成校准后，这个时候测量电参考平面就移动到了探针针尖处。

　　在此，可以设想，如果有一位达人，对射频微波网分的校准算法十分熟悉，那么可以不使用WinCal软件来协助，按自己的校准方法（可能是SOLT、LRRM或者其他算法)，然后测量校准片，将数据录入自己编写的MatLab算法程序中也可以完成相应的校准。但是再回想一下，如果让普通测量工程师要完成这么复杂的计算，需要懂诸多射频，线性方程求解、矩阵应用等知识进行相关推算才能完成。因此整个校准计算需要十分谨慎细微，否则否则出错概率极高。而Wincal软件的作用就是将繁杂、庞大的数据计算改为自动化，图形化的处理，这样解放测量工程师，使其更专心投入到产品自身的测量验证中去。

　　4.VISA以及相关协议简介

　　在WinCal4.5版本之前，WinCal软件仅有GPIB（General-Purpose Interface Bus，通用接口协议）连接方式可选，也就是说要使装载WinCal软件的计算机和网分VNA通信，只有通过GPIB方式实现。在WinCal4.5版本之后，新增了VISA连接协议，即通过VISA协议也可以实现装载WinCal软件的计算机和网分VNA的连接。

　　VISA的全称是虚拟仪表软件架构Virtual Instrument Software Architecture(VISA)，VISA是一个工业标准，由国立半导体NI，Keysight是德科技，Anritsu安立，R&S洛德斯瓦茨公司联合发起。通过VISA程序使采用与仪表设备不同连接方式（GPIB,LAN,USB）的测试软件代码归一化。换句话说，通过VISA协议后，编写测试软件的工程师们再也不用关注底层连接方式如何，这些连接方式对测试软件是透明的，上层测试软件不必关注这些连接方式的差异化。

　　为了形象地说明这个问题，

　　1)程序员编写程序时使用的C语言，程序员只关注在合乎C语言语法的前提下实现所需要的功能即可，不管底层计算机的硬件配置；

　　2)航空公司出售从西安到北京的机票售价1000元，不管是从西安直飞北京，还是先从西安转到郑州，然后从郑州转机到北京。因此乘客在预算费用时，不需要考虑是直飞还是转飞的问题。

　　5.网络安全处理

　　许多计算机有IT安全策略，会阻止一个新的设备或者PC加入到局域网和访问其他设备。如果将网分设备加入到局域网中的话，由于IT网管设置的安全策略，这样将会阻止连接新的VNA网分通过以太网建立VISA VIX-11/SOCKET协议。为了解决这个问题，要求IT主管增加这个新的设备到局域网中作为一个可以被认可，接受的设备，在这个过程中可能需要统一的杀毒软件和下载Windows更新。为了安全，首先与网分厂家确认，下载Windows更新是否可行，举个例子，比如某一个Windows Service Pack对某个防火墙版本而言不被推荐。如果VNA准备连接到LAN或者Internet，很有必要进行病毒检测和安全更新避免计算机病毒。

　　6.网分VNA连接配置

　　6.1使用网线连接

　　这章节是本文描述的重点。网分VNA和控制PC一般情况下在同一个局域网内，也可以通过点到点的来实现连接。

　　在配置连接前需要进行的工作如下，以点到点的连接为例：

　　1.设置网分VNA的IP地址，在网分VNA上选择控制面板网络和Internet网络和共享中心,然后右键点击以太网，进入属性栏中。选择Internet协议版本4（TCP/IPv）属性，查看网分VNA配置的IP地址，一般网分VNA未接入局域网，需要使用手动配置IP地址，诸如可以配置192.168.1.100.然后点击确定，此时系统会自动给出一个子网掩255.255.255.0，192.168.1.0为这一局域网的网段落号；

　　2.关闭VNA的防火墙；

　　3.设置装配WinCal软件的控制计算机的IP地址，设置方式与网分VNA的方法一致，因为目前VNA一般也在windows环境运行的。此时的IP地址要求与网分VNA的地址在同一个网段内，要求仅末位不同即可，例如设置为192.168.1.101。

　　需要注意的一点是，目前很多计算机都有2个以太网卡，甚至还有无线网卡。这个时候要做以下注意：

　　1.需要设置与网分VNA连接的网卡的以太网地址设置为192.168.1.101,其他的可以不配置。

　　2.使用装配Wincal这台计算机的网口，最好和激活wincal软件的网口保持一致。简单地这么说，如果你使用的是这台计算机上的网口1激活了WinCal的License，那么就使用这个网口1来与网分VNA进行通信。

　　4.关闭计算机上的防火墙。

　　5.将计算机和网分VNA进行互ping，验证一下底层是否能ping通，如果能ping通就可以进行下一步工作。

　　然后在WinCal软件中打开VNA设置，选择VXI-11 TCP/IP或者Socket TCP/IP均可以，在IP地址中输入网分VNA的IP地址192.168.1.100，点击OK进行连接。后面的Device hpib7.16，以及Port号均是默认的，不需要更改。一般情况下会提示连接成功。因为FormFactor公司配置的控制PC机由于底层已经配齐了相关的.net文件和IO Library，连接时不会出现问题。

　　6.img2实际上客户可能使用自己的计算机作为控制PC机，系统可能是win7或者win10，往往由于缺少一些底层.NET或者相关的VISA支持文件，导致连接不同。在实际连接中出现了这些的连接错误提示：这个时候需要下载Keysight IO库执行文件进行安装，在安装过程中有可能还需要一些支持文件，这个时候需要在线下载。装载Keysight IO库文件后，然后可以打开这个IO执行文件，点击add，查找LAN设备，输入VNA网分的地址，这个时候软件如果可以找到这台VNA，那么证明Wincal软件与VNA通信是没有问题的。

　　6.2使用GPIB连接

　　除了使用网线连接外，也可以使用GPIB方式实现连接。常见是的GPIB-USB连接方式，

　　其中GPIB端连接在VNA上，注意要连接到VNA TALKER/LISTENER端口上,其中GPIB卡的端口号在VNA的system菜单中查看，system/configure/SIC/GPIB中查找。记住端口号，在WINCAL软件中VNA VISA SETUP中需要设置即可。

　　7.VISA协议库知识481971cd2c1e0fe669f1ab042746e2a

　　1.WinCal软件不会带有GPIB驱动或者VISA库。

　　2.VNA与控制PC（安装WinCal软件的计算机）要能通信，必须有来自NI,Keysight的VISA库安装在控制PC机上；

　　3.如果计划使用GPIB的方式建立连接，如果GPIB版本比较旧，可能需要下载IEEE488.2软件包并进行相应功能的勾选安装。

　　4.一般计算机厂家在安装GPIB驱动时会默许安装VISA库。当然没有安装GPIB驱动，也是可以单独安装VISA协议。

　　5.总的来说，最好下载最新的驱动和VISA库来和Wincal软件匹配，特别是计算机上的GPIB驱动比较老旧的话，可能包含不全VISA最新库。

　　6.如果你的计算机上安装过任何这些厂家的硬件，VISA库lincense通常是免费的，但也不排除需要购买。

　　7.在安装了GPIB驱动或者VISA库，在安装WinCal软件之前，最好推荐使用供应商的工具来测试与网分VNA的通信。

　　8.有一些老旧的VNA上根本没有Windows系统，一般只能选择GPIB来建立连接。

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