자주 쓰는 SA 동작을 어떤 SCPI 상태기계로 묶어야 할까?

객체 축: instrument → mode → measurement → trace/result

• Instrument session — VISA transport, timeout, identity와 option을 소유한다.
• Mode — SA, IQ Analyzer처럼 유효한 SCPI tree를 선택한다.
• Measurement — Swept SA, Channel Power, OBW, ACP처럼 계산 목적과 state를 선택한다.
• Acquisition — continuous/single, trigger, pending/complete를 소유한다.
• Trace/result — display point array 또는 scalar/vector measurement result다.

Mode가 SA여도 measurement가 SAN인지 CHP인지에 따라 같은 FETCh?의 의미와 valid command가 달라진다. TRAC? TRACE1과 FETC:CHP?는 둘 다 숫자를 반환하지만 전자는 display trace, 후자는 measurement algorithm의 결과다.

시간 축: connect → configure → acquire → fetch → close

open VISA alias
  → *IDN? / *OPT? / firmware check
  → ABOR / single / safe front-end
  → mode + measurement + settings
  → query-back + error drain
  → INIT:IMM
  → *OPC? = 1
  → marker / trace / scalar fetch
  → metadata + errors 저장
  → ABOR / safe front-end / close

*OPC?는 결과의 물리적 타당성을 증명하지 않는다. 앞선 overlapped operation이 완료됐음을 알려줄 뿐이다. Overload status, point count, units, reference plane과 independent known signal 검증이 따로 필요하다.

Session 시작과 안전한 기본 상태

Connection Expert에서 N9020B serial number를 확인하고 MXA_N9020B 같은 alias를 만든다. Production code는 list_resources()[0] 또는 고정 IP를 사용하지 않는다.

import os
import pyvisa

resource = os.environ["N9020B_VISA_RESOURCE"]
rm = pyvisa.ResourceManager()
sa = rm.open_resource(resource)
sa.timeout = 30_000
sa.read_termination = "\n"
sa.write_termination = "\n"

try:
    identity = sa.query("*IDN?").strip()
    options = sa.query("*OPT?").strip()
    if "N9020B" not in identity:
        raise RuntimeError(f"unexpected analyzer: {identity}")
    for required in ("526", "B1X", "MPB", "P26"):
        if required not in options:
            raise RuntimeError(f"missing required option {required}: {options}")
    sa.write("ABOR")
    sa.write("*CLS")
    sa.write("INST:SEL SA")
    sa.write("CONF:SAN:NDEF")
    sa.write("INIT:CONT OFF")
    sa.write("POW:GAIN OFF")
    sa.write("POW:ATT:AUTO OFF")
    sa.write("POW:ATT 40 DB")
finally:
    try:
        sa.write("ABOR")
        sa.write("INIT:CONT OFF")
        sa.write("POW:GAIN OFF")
        sa.write("POW:ATT 40 DB")
    finally:
        sa.close()
        rm.close()

N9020B는 source가 아니므로 RF OFF command가 없다. Cleanup의 목적은 이미 들어오는 external RF를 끄는 것이 아니라 pending acquisition을 abort하고, preamp OFF·높은 attenuation의 보수적 front-end state로 복귀하는 것이다. 실제 RF는 SG RF OFF, PA bias sequence와 hardware switch가 담당한다.

자주 쓰는 command map

Command의 long/short form은 대문자로 표시된 keyword 경계만 줄인다. FREQuency는 FREQ 또는 FREQUENCY이고 FRE처럼 임의로 자르지 않는다.

Recipe 1 — Single swept spectrum + peak marker + trace

ABOR
INST:SEL SA
CONF:SAN:NDEF
INIT:CONT OFF
CHP:FREQ:CENT 3.5 GHZ
FREQ:SPAN 200 MHZ
POW:GAIN OFF
POW:ATT:AUTO OFF
POW:ATT 30 DB
BAND:RES:AUTO OFF
BAND:RES 100 KHZ
BAND:VID:AUTO ON
DET:TRAC1 NORM
TRAC1:TYPE WRIT
SWE:POIN 1001
TRIG:SAN:SOUR IMM
FREQ:CENT?
FREQ:SPAN?
POW:ATT?
BAND:RES?
TRIG:SAN:SOUR?
SYST:ERR?
INIT:IMM
*OPC?
CALC:MARK1:STAT ON
CALC:MARK1:MAX
CALC:MARK1:X?
CALC:MARK1:Y?
TRAC? TRACE1
SYST:ERR?

Firmware의 exact marker-max form은 A.43.49 command tree에서 확인해 catalog에 고정한다. Long-form synonym을 임의로 조립하지 않는다. Trace는 SWE:POIN?과 같은 길이인지 확인하고 start/stop frequency와 함께 저장한다.

Recipe 2 — Channel Power

ABOR
INST:SEL SA
CONF:CHP
OBW:FREQ:CENT 3.5 GHZ
CHP:BAND:INT 100 MHZ
CHP:BAND:INT?
INIT:CONT OFF
INIT:IMM
*OPC?
FETC:CHP?
SYST:ERR?

FETC:CHP?는 현재 Channel Power acquisition 결과를 가져오며 새 acquisition을 암묵적으로 시작시키지 않는다. Scalar 한 개만 필요하면 현재 reference가 제공하는 result-specific query를 사용하고, 반환 field 순서를 metadata로 고정한다.

Recipe 3 — 99% Occupied Bandwidth

ABOR
CONF:OBW
ACP:FREQ:CENT 3.5 GHZ
OBW:PPOW 99
OBW:PPOW?
INIT:CONT OFF
INIT:IMM
*OPC?
FETC:OBW?
SYST:ERR?

OBW는 “신호가 존재하는 모든 주파수”가 아니라 configured span 안 total integrated power의 지정 percent를 포함하는 폭이다. Span이 signal skirt를 자르거나 noise를 과도하게 포함하면 결과가 달라진다.

Recipe 4 — Adjacent Channel Power

ABOR
CONF:ACP
FREQ:CENT 3.5 GHZ
# carrier integration BW, offset frequency, offset BW, offset state를 명시
ACP:OFFS1:LIST 120MHZ,240MHZ,360MHZ,480MHZ,600MHZ,720MHZ
ACP:OFFS1:LIST:BAND 100MHZ,100MHZ,100MHZ,100MHZ,100MHZ,100MHZ
ACP:OFFS1:LIST:STAT ON,OFF,OFF,OFF,OFF,OFF
ACP:OFFS1:LIST?
ACP:OFFS1:LIST:BAND?
ACP:OFFS1:LIST:STAT?
INIT:CONT OFF
INIT:IMM
*OPC?
FETC:ACP?
SYST:ERR?

Carrier integration bandwidth는 waveform standard에 맞게 별도 설정한다. Offset center와 offset integration bandwidth를 혼동하지 않는다. FETC:ACP?의 vector field 수와 order는 measurement type·offset count에 따라 달라질 수 있으므로 index를 하드코딩하기 전에 현재 manual의 result table과 길이를 검증한다.

Output queue와 error queue

Query를 보낸 뒤 response를 읽지 않고 다음 program message를 보내면 output queue가 끊길 수 있다. query()로 write+read를 묶고, binary block query는 text query와 다른 reader를 사용한다. SYST:ERR?는 별도 FIFO이며 no-error가 나올 때까지 bounded drain한다.

import re

def drain_errors(sa, maximum=32):
    errors = []
    for _ in range(maximum):
        response = sa.query("SYST:ERR?").strip()
        match = re.match(r"^\s*([+-]?\d+)", response)
        if not match:
            raise RuntimeError(f"malformed error response: {response!r}")
        if int(match.group(1)) == 0:
            if errors:
                raise RuntimeError(f"analyzer errors: {errors}")
            return
        errors.append(response)
    raise RuntimeError("error queue did not terminate within bound")

기존 오류를 log하기 전에 *CLS로 지우지 않는다. Configure 뒤 nonzero error가 하나라도 있었다면 마지막에 no-error가 나와도 그 transaction은 실패다.

사이트의 N9020B PyVISA 실행 가이드는 dry-run이 기본이다. --execute가 있어야 VISA session을 열고, 실제 acquisition은 connector power·external path·SG RF state를 확인하는 별도 consent가 필요하다.

f[k]=f_start+k·(f_stop−f_start)/(N−1)

P_ch(W)=ΣₖPₖ(W)·wₖ;   P_ch(dBm)=10log₁₀(P_ch/1 mW)

한 result record의 최소 metadata

timestamp · VISA alias · *IDN? · *OPT? · firmware · mode · measurement · center/span · attenuation/preamp/reference level · RBW/VBW/detector · trigger · point count · *OPC? latency · overload status · result schema · error queue · cleanup result

Timeout을 결과값으로 바꾸지 않는다

• *OPC? timeout은 measurement fail 또는 missing trigger일 수 있다. 이전 trace를 새 result로 반환하지 않는다.
• Timeout 후 먼저 ABOR, status·error capture와 safe front-end cleanup을 수행한다.
• 자동 retry는 동일 조건에서 무한 반복하지 않고 횟수를 제한한다.
• Mode load·narrow RBW·large averaging의 valid latency를 baseline으로 측정해 timeout을 설정한다.
• LAN 단절 때 software cleanup이 실행됐다고 가정하지 않는다. SG RF와 PA bias의 physical safe state를 독립적으로 감시한다.

완료 전 자기 설명

1. Mode, measurement, acquisition과 result가 각각 어떤 state를 소유하는가?
2. INIT:IMM 뒤 바로 TRAC? TRACE1을 읽으면 stale data가 될 수 있는 이유는 무엇인가?
3. *OPC?, query-back과 SYST:ERR?는 각각 무엇을 증명하고 무엇을 증명하지 못하는가?
4. Swept trace와 Channel Power result를 같은 array로 취급하면 안 되는 이유는 무엇인가?
5. READ?와 FETCh?를 production transaction에서 구분해야 하는 이유는 무엇인가?