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Agilent - Keysight
Agilent スループットを向上させる RF信号源の高速スイッチング Application Note 目次 概要...........................................................................................................................................2 高速テストが必要な理由 ..................................................................................................3 アプリケーションの例......................................................................................................3 信号発生器の役割....................................................................................................................4 スループットとスイッチング速度...................................................................................4 スイッチング速度の仕様 ..................................................................................................5 ネストしたループの最適化 ..............................................................................................6 波形のダウンロード..........................................................................................................7 信号源のスイッチング速度を決める要因 .......................................................................7 信号発生器の制御方法 ............................................................................................................8 各ポイントのSCPIプログラミング ................................................................................8 掃引モード（STEP/LIST）.............................................................................................9 Agilent MXGの掃引モード .........................................................................................10 波形シーケンス ..............................................................................................................11 最適なトリガ方法の選択 .....................................................................................................13 ハードウェア・トリガ ...................................................................................................14 バス・トリガ ..................................................................................................................15 プログラムの作成.................................................................................................................17 Agilent MXGのスイッチング速度に関するヒントとテクニック ...........................17 サンプル・プログラムのシーケンス............................................................................18 参考資料 ................................................................................................................................19 概要 2 今日の無線コンポーネント／デバイス／システムのメーカは、テストのスルー プットを向上させ、コストを削減するという大きな課題に取り組んでいます。 テスト時間全体を削減する上で、ATE（自動テスト装置）の速度の向上は大き な要素となります。本書では、ATE内のRF信号発生器を最適化することによ り、テスト時間を削減し、スループットを向上させる方法を説明します。これ らのコンセプトはすべての信号発生器に適用できますが、本書の例ではAgilent N5181A MXGアナログ/N5182A MXGベクトル信号発生器（250 kHz∼6 GHz） を使用しています。これらの信号発生器に高速スイッチング機能（オプション UNZ）を搭載すると、ほとんどの場合、周波数、振幅、波形を1 ms以内でスイ ッチングできます。 高速テストが必要な理由 無線メーカは、大きなビジネス上の問題に直面しています。基地局、移動機ユ ニット、RFIC（RF集積回路）のメーカにとって、競争の激化と価格圧力は利 益幅の縮小をもたらします。テスト・エンジニアは、テスト・スループットを 向上させる方法を常に探している一方で、経営者はテスト・システムの資産を 高収益のためにどう運用するかを探っています。これらの努力にもかかわらず、 コスト全体に占めるテスト・コストの割合は増加しています。 同時に、無線システムが搭載する機能が増えるにしたがって、それに必要なテ スト、セットアップ、条件も増加します。通信の種類は、GSMやCDMAによ る音声やデータだけではなく、RFID、Bluetooth®、WiMAX、UWBなどのさ まざまなデータ通信へと拡大しています。また、FMラジオ、モバイルTV、 Assisted GPSなどの、新しい放送機能も搭載されてきています。これらを複数 のチャネル、パワー・レベル、現実的な波形でテスト／検証する必要がありま す。そのため、テスト時間とテスト・コストを削減するという課題がいっそう 難しいものになっています。 アプリケーション例 製造での測定時間の短縮に信号源のスイッチング時間が大きく影響する場合と して、以下のような例があります。 ● テスト・システムの校正： 何千もの周波数およびパワーの設定で、多くの CW測定を、毎週あるいは毎日行わなければならない場合があります。 ● デバイスの校正：オンボード・メモリに補正係数を記憶する無線コンポーネ ント／デバイスが多くあります。補正係数の計算には多くのチャネルとレ ベル、複数の波形が必要な場合があります。GSM/CDMAデバイスの校正の ためにテスト波形のシーケンスを仕様化している無線デバイス・メーカも あります。 ● 放送受信機の測定： FMステレオ、GPS、デジタル映像などの放送信号用の 受信機を内蔵する無線デバイスは、性能の検証が必要です。これはシンプ ルな受信機感度の測定の場合もあり、BER（ビット・エラー・レート）の 測定が必要な場合もあります。いずれの場合でも、周波数、振幅、波形の 高速スイッチングが必要です。 ● 複数の波形のテスト： 種類の違う波形を使用した増幅器の歪み測定、8PSK やQPSKなどの可変データ・レートの機能検証など、自動テスト手順に複数 の波形が必要です。 ● 利得圧縮のテスト：増幅器の利得圧縮は、パワー入力を変化させて測定しま す。1 dB利得圧縮などの正確な利得圧縮ポイントは、特定の利得圧縮ポイ ントにズーム・インする反復測定により求めます。 本書は、このようなアプリケーションに対する信号源のプログラム方法につい て、一般的なガイダンスを提供します。特定の実装には、追加の信号源が必要 な場合があります。詳細は参考資料を参照するか、計測お客様窓口までお問い 合わせください。 3 信号発生器の役割 信号発生器の最適化を行うには、ATEシステムにおけるその役割を理解し、シ ステム内の他の要素と関連してプログラムすることが重要です スループットとスイッチング速度 図1は、一般的なATEシステムと一般的な測定を行うためのステップを示した ものです。スループット全体は、通常は測定単位またはデバイス単位で表され ます。そのため、ステップ5の信号発生器のセトリングの他にも多くの要素が 寄与します。しかし、反復性がきわめて高いテスト・シーケンスでは、信号発 生器は数百∼数千ものポイントにステップするので、全体のテスト時間に与え る影響も大きくなります。このような場合には、高速のスイッチング機能を持 った信号源を選ぶだけでなく、その高速性を活かすようなテスト・プログラム を使用することも大切です。 DUT 電源 スイッチ・ マトリックス 信号供給 デバイス 信号入力 ポイント1 測定 ポイント1 信号入力 ポイント2 測定 ポイント2 信号入力 ポイント4 測定 ポイント3 測定器 3 4 測定器 スイッチ・ マトリックス 8 1 6 12 10 バス コンピュータ 2, 5, 7, 9, 11 制御コマンド 測定データ ステップ 1. システムに入力信号の接続位置を指示 2. スイッチのセトリングを待つ 3. どのような信号をDUTに送るかを信号供給デバイス 4. 5. に指示（パラメータ、レンジ） 信号を送るように信号供給デバイスに指示 入力信号のセトリングを待つ 図1. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 測定器にDUT信号を送るように、スイッチに指示 スイッチのセトリングを待つ 測定パラメータと測定レンジを測定器に指示 測定器がコマンドを処理して設定を完了するのを待つ 測定を実行するように測定器に指示 測定器がコマンドを処理して測定を実行するのを待つ 測定データをコンピュータに転送 一般的なATEシステムの測定ステップ 信号源のスイッチング時間がシステム・スループットに与える影響は、簡単な 計算で分かります。ある測定でのトータルの信号源スイッチング時間は、ポイ ントのスイッチング時間に信号源の設定回数を掛けることにより推定できま す。多くの測定では周波数、振幅、波形の設定変更が必要で、それぞれの変更 は異なるスイッチング時間で仕様化されています。 4 スイッチング速度の仕様 スイッチング速度を測定、仕様化するためにはさまざまな方法があります。一 般に、考慮すべき重要事項としてステップ・サイズの制約（ステップのサイズ とセトリング・ウィンドウに対する制限）があります。このウィンドウとは、 信号源が目的の値にどれだけ近ければ、スイッチングが完了したとみなされる かを意味します。 周波数、振幅、波形のスイッチング時間は、アプリケーションに応じて考える ことが大切です。Agilent MXGの、リスト掃引モードおよびSCPIモードでの周 波数／振幅のセトリング時間を表1に示します。 表1. 時間 N5182A MXGベクトル信号発生器＋オプションUNZでの信号源のセトリング スイッチング・モード／条件 周波数 振幅 波形 1150 3s 900 3s 750 3s 500 3s − − 1150 3s 900 3s 1150 3s 900 3s 1200 3s（代表値） 900 3s（代表値） デジタル変調＝オフ SCPIモード 掃引モード デジタル変調＝オン SCPIモード 掃引モード 注記： 表の値はワーストケースです。代表値としてのスイッチング時間は、これ より最大で40％高速です。代表値は、掃引の間にTRIG OUTラインをオシロ スコープでモニタすることにより測定できます。 ● Agilent MXGの周波数は、0.1 ppm以内となればセトリングしたとみなされ ます。この仕様は、500 kHzを超える周波数へのスイッチングと500 kHzを 超える周波数からのスイッチングの場合に適用されます。 ● 振幅は、0.2 dBm以内となればセトリングしたとみなされます。この仕様 は、＋5 dBmを超える振幅へのスイッチングと＋5 dBmを超える振幅からの スイッチングの場合に適用されます。 ● 表のSCPIスイッチング時間にはコマンド処理時間が含まれますが、バスを 介したコマンドの送信時間は含まれません。この送信時間はI/O構成、PCの 性能、PC負荷、LANトラフィックなどの要因に応じて0.5∼1.5 ms、あるい はそれ以上になる可能性があります。 ● オプションUNZを搭載しない場合は、全スイッチング速度は5 ms（代表値） となります。すべての仕様は"N5182A MXGベクトル信号発生器 Data Sheet" （カタログ番号5989-5261JAJP）に記載されています。 ● 5 ネストしたループの最適化 テスト・シーケンスによっては、DUTをさまざまな周波数、振幅、波形の条 件でテストしなければならない場合があります。例えば、GSM/GPRS/EGPRS デバイスの校正では、4バンドでの10チャネル（40個の周波数）、8個のパワ ー・レベル、2個の波形、合計で640個の入力信号条件が必要な場合があります。 このようなアプリケーションでは、図2で示すようにプログラム内でネストし たループを使用する必要があります。このループをどう設定するかが、スルー プットに大きく影響することがあります。 図の内側のループ3のスイッチング・インターバルが、最も頻繁に実行されます。 これは、その数がループ2内での繰り返しの数だけ乗算され、さらに、それがル ープ1内での繰り返しの数だけ乗算されるからです。時間を最適化するには、最 高速のスイッチング特性をループ3内に置き、低速のスイッチング特性をループ 1内に置く必要があります。後出のリスト掃引モードでは、任意の周波数、振幅、 波形の設定を持つ最大1601個のポイントを、1ポイント当たり1 ms未満の高速ス イッチングで実行できます。また1つのLISTに複数のループをネストすること ができます。 テスト・フロー・ダイヤグラム：プログラミング・ループのネスト ループ1 変更やセットアップに長い時間がかかる 入力信号条件を含む。 ループ2 変更やセットアップにかかる時間がより短い テスト変数を含む。 ループ3 変更やセットアップにかかる時間が最も短い テスト変数を含む。 図2. RF信号発生器の条件を変更するためのプログラミング・ループ 従来の信号発生器では波形のスイッチングが最も遅く、したがってループ1内 に置かれていました。しかし、内蔵ベースバンド・ジェネレータで波形をスイ ッチングすれば、N5182Aベクトル信号発生器の波形スイッチング時間は周波 数、振幅のそれとあまり変わりません。そのため、波形のスイッチングをルー プ2やループ3に置くことができ、アプリケーションによってはスループットを 維持したり向上させたりすることができます。 6 波形のダウンロード N5182Aベクトル信号発生器では、波形を内蔵の64 Mサンプル・ベースバン ド・ジェネレータまたは100 Mサンプルの不揮発性メモリにストアできます。 コンピュータまたは不揮発性メモリからの波形のダウンロードには、数秒、あ るいは数分の時間がかかる場合があります。LAN経由でベースバンド・ジェ ネレータに波形を転送する場合の一般的な速度は、270 kサンプル/sです。した がって、これはアプリケーションによってはスループットの大きな部分を占め ることになります。そのため、波形のダウンロードは可能な限り少なくする必 要があります。このことは、S-DMB（衛星デジタル・マルチメディア放送） のビデオ波形など、巨大な波形を扱う際には困難な場合もあります。詳細は "Agilent MXG Programming Guide and SCPI Reference Manual" を参照して ください。 信号源のスイッチング速度を決める要因 RF信号発生器は、多くの最新デジタル機能を搭載するようになりました。し かし、RFアーキテクチャが本来持っている、スイッチングの特性や制限も残 っています。図3は、信号発生器の一般的なブロック図を示しています。 シンセサイザ I/Q変調器 出力 π/2 VCO 周波数 制御 ALC ドライバ DAC DAC 基準信号 パターン RAM および シンボル・ マッピング ベースバンド・ジェネレータ 図3. 一般的な信号発生器のブロック図 信号発生器は新たな周波数が設定されると、周波数シンセシス・ループを使っ てVCO（電圧制御発振器）をフェーズ・ロックします。新たなパワー・レベ ルに設定すると、ALC（自動レベル・コントロール）ループを使って精密基準 を基にしてパワーを設定します。スイッチング動作はステップ・サイズに依存 し、固有の帯域幅制限とセトリング時間があります。 デジタル波形の場合は、I/Qデータを計算して再生メモリにダウンロードする 必要があります。サンプリング・レートとD/Aコンバータの値を計算して、正 確な再生のためにファイルに保存する必要があります。N5182Aベクトル信号 発生器には64 Mサンプルの再生メモリが搭載されています。 信号発生器の基本に関する詳しい解説が "Signal Sources Back to Basics Seminar"（www.agilent.co.jp/find/sources）にあります。 7 信号発生器の制御方法 自動システムでの信号発生器の出力（周波数、振幅、波形）の制御方法には、 さまざまな方法があります。それぞれの測定や一連の測定に対して最適な方法 があります。Agilent MXGでは、以下のような方法を使用できます。 ● ● ● 各ポイントのSCPIプログラミング SWEEPモード（LISTまたはSTEP） 波形シーケンス これらの方法を、その利点の概要とともに詳しく説明します。 各ポイントのSCPIプログラミング SCPIコマンドは柔軟性に優れ、信号発生器のレンジ内での周波数および振幅 の設定だけでなく、再生メモリ内の波形の再生にも使用できます。周波数、振 幅、波形を設定するためのSCPIコマンドの例を以下に示します。 ● ● ● FREQuency:FIXed <value><unit>：RF信号発生器の周波数を設定 POWer:AMPLitude <value><unit>：RFパワー・レベルを設定 RADio:ARB:WAVeform "WFM1:file_name"：不揮発性メモリWFM1にファイ ルが存在する場合に、ARBが再生する波形ファイル／シーケンスを選択 周波数、振幅、波形のステートが既知でない場合は、SCPIプログラミングを 使用して各ポイントを設定する方法は特に便利です。例えば、測定結果に基づ いて新たな条件を繰り返し設定するコマンドを使用した測定アルゴリズムがあ ります。その他にも、正確な1dB圧縮ポイントを測定する例ではSCPIを使用し てパワーを設定し、利得を測定して、その結果に基づいて新たなパワー設定を 計算し、その値を信号発生器に送ります。この例では、パワー設定はソフトウ ェアには事前に分かりません。そのため、SCPIプログラミングの柔軟性が必 要になります。 SCPIコマンドを使う場合は、スイッチングが開始するまでに、コマンドの送 信、解析、処理のためのオーバヘッド時間があります。図4は、一般的なタイ ミング・ダイヤグラムを示しています。それぞれのSCPIコマンドでは、周波 数、振幅、波形のいずれかを設定するために1つのコマンドを使用しています。 従来は、周波数と振幅などの複数のパラメータを変更する場合は、それらに対 応した複数のSCPIコマンドが必要になり、その分だけスイッチング時間が増 加しました。しかし、MXG信号発生器で使用可能な新しいプロトタイプSCPI コマンドでは、1個のSCPIコマンドで周波数と振幅の両方をスイッチングでき ます。これにより処理が効率化され、スイッチング時間が半分になります。そ のコマンドを以下に示します。 FPFAST freq, power ここでfreqは周波数をmHz単位で指定し、powerはパワーをmdBm単位で指定 します。 周波数、振幅、波形の値が既知の場合は、複数のパラメータを同時にスイッチ ングできるSTEP/リスト掃引を使用することによりさらに高速化できます。 8 コンピュータI/Oの選択 コンピュータI/Oの選択も、SCPIプログラミングを使用したスループットに大 きな影響を与えます。GPIB（IEEE-488-2）はレイテンシが最短で、コマンド はきわめて高速に転送され、その速度は1 mのケーブルで最大500 Kバイト/sで す。USBおよびLANは比較的長い転送周期があり、一般的なコマンドを転送す るのに最大1.5 msかかります。しかし、波形やリスト掃引パラメータのダウン ロードなど長いデータ転送では、USB/LANはより高速のデータ・スループッ トが得られ、高性能になります。GPIBはSCPIを使用した各ポイントのプログ ラミングで高速性を発揮し、GET（グループ実行トリガ）を使用した掃引モー ドでは高速トリガを実現します。バス上でのMXG信号発生器のトリガについ ては、「最適なトリガ方法の選択」を参照してください。 MXGのLANインタフェースはSCPIリモート・プログラミング機能をフル・サ ポートしていて、LXI class Cに準拠しています。詳細は、Application Note 1465-2 "Test-System Development Guide, Computer I/O Considerations"、 Application Note 1465-22 "Transitioning from GPIB to LXI, Examining Similarities, Differences and Best Practices" を参照してください。MXG LANインタフェースは内蔵のWebサーバおよびFTPサーバへのアクセスにも使 用でき、例えば、MXGのユーザ・インタフェースをコンピュータ上に表示で きます。 SCPIコマンド SCPI 送信 構文解析 の制限 など HW セトリング RF （ブランキング をオン） コマンド・ オーバヘッド スイッチング仕様 図4. SCPIコマンドの処理：スイッチング時間に比べて処理時間が長い 掃引モード（STEP/LIST） 掃引モードでは周波数、パワー、波形のステートが事前に分かっていて、信号 発生器にダウンロードされます。そのため、プログラムはステートのシーケン スを、連続して高速に実行できます。ステップ掃引は周波数または振幅のみの 固定ステップ用で、ステップはリニアまたはログ・フォーマットに固定されま す。リスト掃引では周波数、振幅、波形を予め定義したリストで設定すること により、ポイント間のスイッチ時間を600∼800 ms以下（代表値）にできます。 このスイッチング時間の利点を活かせるかどうかは、使用するトリガ手法によ って決まります。 9 Agilent MXGの掃引モード MXGには、2つの掃引方法があります。 ● ステップ掃引は、リニア／ログ間隔（ステップ）ごとに、設定した周波数／ 振幅から次の周波数／振幅へとリニアまたはログ間隔で進みます。掃引は 順方向、逆方向、手動が可能です。ステップの数は2∼65,535に設定できま す。図5はAgilent MXGのStep Sweepメニューの例です。 図5. ステップ掃引、周波数と振幅のスタート／ストップ値、ポイント数、待ち時間などの設定を示 すN5182A MXGのメニュー ● リスト掃引 では、ユーザは周波数と振幅ランダムに設定できます。また、 波形シーケンスと同様に、再生メモリにストアされた任意の波形にもジャ ンプできます。さらに、波形内の異なるサンプリング・レートおよびD/A コンバータの設定にも対応し、各ポイントでの周波数および振幅の設定も 可能です。使用できるステップ数は1∼1601です。図6は、Agilent MXGの List Sweepメニューの例を示しています。 図6. リスト掃引、周波数／振幅／波形の値、待ち時間などの設定を示すN5182A MXGのメニュー 10 波形シーケンス MXG信号発生器のオンボード再生メモリには、複数の種類の波形をロードで きます。個々の再生セグメントを繰り返したり、定義済みのパターンによるシ ーケンスが可能で、ユーザはSCPIコマンドを送って再生メモリの別の位置に 切り替えることもできます。図7はシーケンスの例です。 シーケンスA シーケンスBを 4回繰り返し セグメントQ 波形 シーケンス シーケンスB セグメントT セグメントM 図7. 複数のセグメントを使った波形シーケンスの例 波形シーケンスには、波形を高速に切り替えられ、波形から波形へと連続した 移動が可能であるという利点があります。しかし、波形シーケンスには周波数、 振幅、サンプリング・レートがすべてのセグメントに対して同じという条件が あります。ATEアプリケーションでは、異なるサンプリング・レートや周波 数／振幅設定の信号を切り替える必要がある場合が多くあります。そのような 場合は、Agilent MXGの掃引モードが適しています。掃引モードでは、異なる サンプリング・レートを含む定義済みの周波数／振幅／波形ステートにジャン プできます。Agilent MXGの掃引モードは、「信号発生器の制御方法」でその 概要を説明しています。 11 MXG信号発生器のプログラミング方法とその主な特長を、表2に示します。 表2. 12 信号発生器のプログラミング方法 SCPI プログラミング ステップ 掃引 リスト 掃引 波形 シーケンス 概要 SCPIプログラミング・ コマンドを送信して 信号発生器の条件を 設定 ポイント数で定義 設定のリストを した増分によりスタ 作成してその ート値からストップ リストをステップ 値までをステップ 再生メモリに ストアした波形 セグメントの シーケンス アプリ ケーション 一般的な自動テストと 反復測定：設定値が 未知で、最高速の 信号源スイッチングが 必要でない場合 周波数掃引応答、 自動／手動テス 利得対パワー測定、 ト：設定値が既知 テスト・システムの の場合 校正：設定値が既知 の場合 研究開発、サンプ リング・レートの 柔軟性が必要で ない製造アプリ ケーション 周波数／ 振幅／波形の 設定 周波数、振幅、または 波形（一度に1つ） 周波数または振幅 のみ（一度に1つ） 周波数、振幅、 波形（同時） 波形のみ ステップの 種類 任意 固定ステップ： リニアまたはログ 任意 ループ／繰り返し のシーケンスを 設定 ポイント数 無制限 2∼65,355 1∼1601 − トリガの種類 − フリーラン、キー、 フリーラン、キー、フリーラン、キー、 バス、外部、 バス、外部、 バス、外部、 タイマ タイマ タイマ 最適なトリガ方法の 選択 ステップ掃引およびリスト掃引では、掃引トリガを使用して掃引の開始を制御 したり、ポイント・トリガを使用してプログラムがポイントをステップする方 法を制御できます。一般にシステム内にはスペクトラム・アナライザなどの測 定器も含まれ、信号源とスペクトラム・アナライザのトリガ・タイミングを同 期する必要があります。図8は、ハードウェア・トリガを使用した一般的なセ ットアップを示しています。有効な測定を保証しながら「デッド・タイム」を いかに少なくするかが、プログラマの課題になります。 図8. MXG信号発生器とMXAスペクトラム・アナライザでの、ハードウェア・トリガの一般的な セットアップ 掃引トリガとポイント・トリガのいずれにも、以下のモードがあります。 ● フリーラン：このモードはトリガしません。信号源の準備が整い次第、外部 トリガを待たずに掃引がスタートします。ポイント・トリガをフリーラン に設定すると、信号発生器は既知の「待ち時間」だけポーズしてから次の ポイントに進みます。待ち時間はプログラマが設定し、ステップ掃引では 全ポイントに対して単一の値、リスト掃引では各ポイントに異なる値を設 定できます。待ち時間は100 ms∼500 sの範囲に設定できます。 ● トリガ・キー：フロント・パネルのTriggerキーを使って、オペレータが掃 引／ポイントを手動でトリガします。このモードはデバッグ／トラブルシ ューティング時や、再接続などでトリガ間にユーザが介在しなければなら ない場合に便利です。 ● バス・トリガ：*TRGなどのリモート・コマンドによりトリガします。 ● 外部トリガ：リアパネルのTRIGGER INコネクタでのTTL/CMOS信号でトリ ガします。正または負（Highが真またはLowが真）を設定できます。 ● タイマ・トリガ：信号発生器が内蔵するタイマを使って周期的にトリガしま す。タイマは0.5 ms∼1000 sに設定できます。タイマ・トリガはスイッチン グ時間とは独立なので、待ち時間を伴うフリーランとは異なります。 掃引トリガは、ほとんどの場合にフリーランまたはバス・トリガに設定します。 掃引は多数のポイントを伴うことが多いため、スループットは多くの場合にポ イント・トリガにどのモードを選択するかに依存します。バス・トリガと外部 トリガを使う場合のポイント・トリガについては、以下で詳細に説明します。 13 ハードウェア・トリガ 各ポイントをバス・トリガする場合は、トリガ・コマンドを処理して、それを 測定器のハードウェア内で実行するための時間がかかります。ハードウェア・ トリガは、信号源を設定するだけでなく、その状態をモニタリングする場合に も、より高速な応答が得られます。そのため、コマンドを待ったり処理したり するデッド・タイムを最小限に抑えられます。 外部トリガは、信号発生器のリアパネルのBNCコネクタを使用します。これ らの信号は他の測定器とも連動する必要があり、それらの測定器も通常はATE システムのプログラムによって制御されています。測定が不確定なまま宙に浮 いた状態にならないように、トリガ信号が予定の時間通りに到着するように、 プログラマは特に注意する必要があります。MXG信号発生器とMXAスペクト ラム・アナライザでの、ハードウェア・トリガの一般的なセットアップを図8 に示しています。 図9は、Agilent MXGを使用したハードウェア・トリガの一般的なタイミン グ・ダイヤグラムを、信号源と測定器の両方に対して示しています。最初に、 Source TRIG IN信号が受信されます。Agilent MXGはこのイベントを処理して、 TRIG OUTラインを非アクティブ（Low）にするのに約50 msかかります。さら に約50 ms後にSource Settledラインが非アクティブ（Low）になり、信号源はそ の周波数、振幅、波形を新たな設定へと移行するプロセスを開始します。これ が完了するとSource Settledラインがアクティブ（High）になり、約50 msの間 隔を置いた後にTRIG OUTラインがアクティブになります。測定をスタートさ せるために、Source Settled信号またはTRIG OUT信号のどちらでも使用できま す。ただし、信号源が新たなトリガを受信する準備が整うのは、TRIG OUTラ インがアクティブ（High）になった後だけです。測定には50 ms以上かかるの で、通常はこれは問題にはなりません。測定が完了すると新たなSource TRIG IN信号が受信され、リスト内の各ポイントでこのサイクルを繰り返します。 Source TRIG IN (POS) Measurement TRIG OUT (POS) ;; ;; Source TRIG OUT (POS) Measurement TRIG IN (POS) ;; Source Settled (POS) Measurement TRIG IN (POS) セトリング時間 測定ウィンドウ （代替） 経過時間 0 ms 0.5 ms 1.0 ms ;; 信号源のその他の処理が完了して 次のトリガが受信可能に 信号源がセトリング して測定が開始可能に 図9. 14 Agilent MXGでの外部トリガ 測定が完了して次の トリガを送信可能に バス・トリガ トリガにバスを使用すると便利で、TTL/CMOS信号の同期の必要がなくなりま す。ただし、コマンド処理時間のために、外部ハードウェア・トリガよりも低 速になります。バス・トリガ・モードでは、*TRGなどのコマンドを使って最 初のポイントにステップします。図10は一般的なバス・トリガのタイミング・ ダイヤグラムを示しています。 Source TRIG IN (BUS) 送信 処理 ウェイト、ポール、SRQ ;; ;; Source TRIG OUT (POS) ;; Source settled (POS) 経過時間 セトリング時間 測定ウィンドウ 0 ms 0.5 ms 1.0 ms ;; 1.5 ms 信号源がセトリングしたので 測定を開始 測定が完了して次の トリガを送信可能に 信号源はセトリング したがプログラマ には分からない 図10. Agilent MXGでのバス・トリガのタイミング・ダイヤグラム 各ポイントでトリガ・コマンドを送信します。プログラマは、信号源が準備を 終えたこと、つまり、周波数、振幅、波形がセトリングして測定を開始できる ことを判断するための方法を選択する必要があります。一般的な方法として以 下があります。 ● 固定長の時間間隔だけ待ちます。この方法では、次に進む前に、信号源の セトリング時間のワーストケース仕様に等しい時間だけ待ちます。 ● GPIB割り込み：GPIBを使用して、信号源がセトリングしたらIEEE-488バス に割り込み要求を発行するように信号源を設定できます。処理時間を短縮 できるので、速度が向上します。 ● Source Settled信号のステータス・レジスタをポーリングします。スイッチ ング速度の最適化には、通常はこの方法は推奨されません。このコマンド の実行には1.5 ms（代表値）かかり、これはスイッチングのワーストケース 仕様よりも長時間です。しかし、ポーリングは一般的な解決策を提供し、 また、信号源が確かにセトリングしたという保証を与えます。MXGのステ ータス・レジスタには、Source Settledのステータスも含まれています。プ ログラマは個々のビットの遷移をモニタすることにより、Source Settledの ステータスが分かります。 ウェイト、割り込み、またはポーリングにより、信号源が準備を終えたことが 分かると、プログラムは次のステップ（通常は測定器を使用した測定シーケン ス）に進むことができます。測定が完了すれば、新たな*TRGコマンドにより リスト内の次の信号源設定をトリガできます。この手法をリスト掃引とステッ プ掃引のすべてのポイントで繰り返します。 15 バス・トリガの最適化 バス・トリガはVISAドライバを使用したI/O構成に依存しない汎用トリガで す。これにより、GPIBのGETトリガなどの最速の手法を使用できるようにな ります。このためにはVISAセッションをセットアップして、AssertTrigger命令 を使用する必要があります。C#プログラミング言語で書かれたプログラムを 以下に示します。 まずVISAセッションをセットアップします。 Ivi.Visa.Interop.IResourceManager rmc = new vi.Visa.Interop.ResourceManagerClass(); Ivi.Visa.Interop.IVisaSession session = rmc.Open(visaAddress,Ivi.Visa.Interop.AccessMode.NO_LOCK, 2000, ""); Ivi.Visa.Interop.IMessage msg = (Ivi.Visa.Interop.IMessage)session; 次に、GPIBのGETやLXIの*TRGなどのインタフェース・タイプに応じたソフ トウェア／ハードウェア・トリガをアサートするために、AssertTriggerを送信 します。 msg.AssertTrigger(Ivi.Visa.Interop.TriggerProtocol.TRIG_PROT_DEFAULT); 16 プログラムの作成 プランニングが完了したら、コードの作成を開始します。このセクションでは、 そのためのヒントとテクニックの概要と一般的な処理フローを示しています。 プログラミングについての詳細は、"Agilent MXG Programming Guide and SCPI Reference Manual" を参照してください。 Agilent MXGのスイッチング速度に関するヒントとテクニック ● ● 最速のスイッチングには、掃引モード（リスト、ステップ）と外部ポイン ト・トリガを使用します。これにより、各ポイントでのSCPIコマンドの処 理が必要なくなります。 TRIG OUTではなくSource Settled信号を使用すると、ポイント当たり50 ms 短縮できます。Source SettledをTRIG OUT BNCにルーティングするには ROUT:TOUT SETTコマンドを使用します。 ● 波形の変更および周波数と振幅の同時変更には、LISTモードを使用します。 ● 掃引リトレースにより掃引の終了／開始時に1回スイッチングが増えるの で、複数の掃引を行う場合は掃引リトレースをオフにします。そのための コマンドはLIST:RETR OFF。 ● バス・トリガおよびハードウェア・トリガを使用するときに、各ポイント でのステータス・ビットのポーリングを避けます。このコマンドの実行に は1.5 ms（代表値）かかり、これはスイッチングのワーストケース仕様より も長時間です。スイッチング時間のワーストケース仕様に相当する遅延を 使用したほうが高速です。 ● 使用しない場合はSCPIステータス・ビットをオフすると、ポイント当たり 50 ms短縮できます。そのためのコマンドはSTAT:OPER:SUPPRESS ON。 ● GPIBはレイテンシが最短なので、任意の周波数／振幅ステートの最速スイ ッチングのためにGPIBを使用します。GPIBでのバス・トリガの調整には割 り込みを使用します。 ● ベースバンド・ジェネレータにできるだけ多くの波形をストアします。コ ンピュータからのダウンロードが必要な場合は、できるだけその回数を減 らします。スループットはUSBまたはLANが最速です。 17 サンプル・プログラムのシーケンス 図10は一般的なプログラム・シーケンスを示しています。それらの機能の説明 と、対応するサンプルSCPIコマンドも示します。 表3. サンプル・プログラム・フローと、実行される代表的な機能1 ステップ 信号源パラメータ の準備（周波数、 振幅、波形） 信号源の初期化 信号源の初期化 デジタル掃引 パラメータ ステップ／リストの 設定 ポイント・トリガ・ モードの設定 Yes サンプルSCPIコマンド ステータス・レジスタのクリア 既知の状態にリセット ディスプレイを必要なステートに設定 （OFFにすると少し高速化） 単一または連続掃引モードに設定 リトレースをオフ SCPIステータス・ビットをオフ （高速化のためのオプション） 掃引パラメータ の設定（LIST） LIST:TYPE:LIST:INIT:PRES LIST:TYPE LIST POW:MODE LIST LIST:POW amplListString 掃引を開始 次の ポイントを トリガ No INIT:CONT OFF LIST:RETR OFF STAT:OPER:SUPPRESS ON LIST:TYPE STEP FREQ:MODE LIST FREQ:START freqStart MHz FREQ:STOP freqStart MHz SWE:POIN freqPoints SWE:DWEL dwelltime SWE:SPAC LIN POW:MODE FIX POW amplSingle dBm RAD:ARB:WAV waveformSingle\ RAD:ARB ON リスト掃引：リストのプリセット LISTモード パワーの入力 振幅（または周波数、波形）の文字列 をダウンロード 待ち時間（即時トリガのみ） 他の非掃引パラメータの設定 例：周波数 例：波形 必要に応じてARBをオン ポイント・ 信号源ポイント・トリガのセットアップ トリガ・モードの （EXT, IMM, BUS） 設定 EXTのみ TRIG OUTをBNC（例：Settled） にルーティング TRIG INの極性を設定 TRIG OUTの極性を設定 S/Aやパワー・ メータなどで DUTを測定 *CLS *RST DISP:REM ON 掃引パラメータ ステップ掃引 の設定（STEP） 掃引周波数モードを選択 スタート周波数（または振幅） ストップ周波数（または振幅） ポイント数 待ち時間 ステップ間のリニア／ログ間隔 他の非掃引パラメータの設定 振幅 波形 必要に応じてARBをオン 掃引を開始して 最初のポイントを トリガ 掃引完了？ サンプル・プログラムの機能 信号源パラメータ スタート、ストップ、ポイント数などの の準備 掃引パラメータを準備 トリガの種類と方法を決定 LISTの文字列を準備 ベースバンド・ジェネレータに波形を ダウンロード 必要に応じて変調をオン RFをオン 掃引を開始して最初のポイントをトリガ LIST:DWEL dwelltime FREQ:MODE FIX FREQ freqSingle MHz RAD:ARB:WAV waveformSingle\ RAD:ARB ON LIST:TRIG:SOUR EXT ROUT:TOUT:SETT TRIG:SLOP NEG TRIG:OUTP:POL POS OUTP:MOD ON OUTP ON INIT ポイントのトリガ ポイントをトリガ 測定器で測定 *TRG（バス・トリガのみ） グループ実行トリガ、 例：AssertTrigger（GP-IB） 完了？ STAT:OPER:COND? 掃引終了のステータスをチェック （Loop Doneまたはステータス・ビット3 が0？） 図10. 信号源制御のための簡略化したサンプ ル・ プログラム 1. サンプルのSCPIコマンドを示しています。詳細は "Agilent MXG Programming Guide and SCPI Reference Manual" を参照してください。 18 参考資料 ● 『テスト・システム開発ガイド：システム・スループットの最大化とシス テム設置の最適化（Application Note 1465-7）』, 5988-9822JA ● 『テスト・システム開発ガイド：テスト・システムのソフトウェア・アー キテクチャ（Application Note 1465-4）』, 5988-9819JA ● 『テスト・システム開発ガイドテスト・システムのハードウェア・アーキ テクチャと測定器の選択（Application Note 1465-5）』, 5988-9820JA ● 『テスト・システム開発ガイド コンピュータI/Oについて （Application Note 1465-2）』, 5988-9818JA ● 『GPIBからLXIへの移行（Application Note 1465-22）』, 5989-4373JAJP 『Creating and Downloading Waveform Files for the E4438C ESG and E8267D PSG』, 2005年9月, E4400-90627 ● ● 『スペクトラム・アナライザの測定速度の最適化（Application Note 1318）』, 5968-3411JAJP ● 『N5181A MXGアナログ信号発生器 Data Sheet』, 5989-5311JAJP ● 『N5182A MXGベクトル信号発生器 Data Sheet』, 5989-5261JAJP ● 『Agilent MXG User's Guide, 2006年』, N5180-90003 ● 『Agilent MXG SCPI Reference, 2006年』, N5180-90004 ● 『Agilent MXG Programmer's Guide, 2006年』, N5180-90005 ● 『Fast Device Tune Technical Overview』 http://wireless.agilent.com/rfcomms/news/fasttuneoverview.aspx ● 『Signal Sources Back to Basics Seminar』 http://www.home.agilent.com/upload/cmc_upload/All/BTB_Sources_2005.pdf 19 電子計測UPDATE アジレント・テクノロジー株式会社 確実なサービス 本社〒192-8510 東京都八王子市高倉町 9-1 www.agilent.co.jp/find/emailupdates-Japan Agilentからの最新情報を記載した電子メー ルを無料でお送りします。 Agilent Direct www.agilent.co.jp/find/agilentdirect 測定器ソリューションを迅速に選択して、使 用できます。 Agilent Open www.agilent.co.jp/find/open Agilentは、テスト・システムの接続とプログラ ミングのプロセスを簡素化することにより、電 子製品の設計、検証、製造に携わるエンジニア を支援します。Agilentの広範囲のシステム対応 測定器、オープン・インダストリ・ソフトウェ ア、PC標準I/O、ワールドワイドのサポートは、 テスト・システムの開発を加速します。 修理／校正サービスは機器を新品同様の 動作状態に戻し、お約束した納期に短期 間で返却いたします。Agilentでは、 Agilent機器を十分活用できるように、 さまざまなサポートを提供しています。 またAgilentの技術者による最新の工場 校正、自動修理診断、純正部品を使用し たサービスを受けられます。さらに、必 要に応じて、工場の専門家にもアクセス できます。これは測定に対する最高の信 頼性を意味し、不安感を抱くことなく、 Agilentの修理／校正サービスを利用で きます。 Agilentでは、デザイン／システム・イ ンテグレーション／プロジェクト管理に 加えて、最初のスタートアップ・アシス タンス、オンサイト教育／トレーニング などの、機器に対するさまざまなテス ト／測定サービスを提供しています。 計測お客様窓口 受付時間 9:00-19:00（土・日・祭日を除く） FAX、E-mail、Webは24時間受け付けています。 TEL ■■ 0120-421-345 (042-656-7832) FAX ■■ 0120-421-678 (042-656-7840) Email [email protected] 電子計測ホームページ www.agilent.co.jp ● 記載事項は変更になる場合があります。 ご発注の際はご確認ください。 Copyright 2006 アジレント・テクノロジー株式会社 修理／校正サービスの詳細情報について は、以下をご覧下さい。 はLXI Consortiumの米国登録商標 www.agilent.co.jp/find/removealldoubt です。 BluetoothはBluetooth SIG, Inc., U.S.A.の登録商標で、 Agilent Technologies, Incにライセンスされています。 December 1, 2006 5989-5487JAJP 0000-00DEP