# Keysight E5080B PyVISA 실행 가이드 이 가이드는 RF Wiki의 `examples/e5080b_pyvisa/`를 Keysight E5080B-2K0, firmware A.20.25.03 학습 프로필에서 사용하는 절차다. 코드는 기본적으로 dry-run이며 실제 장비 accuracy, damage protection, calibration 또는 DUT interlock을 대신하지 않는다. ## 1. 안전 경계 - 실제 통신은 `--execute`, 실제 source RF ON은 추가 `--rf-on`이 있어야 한다. RF ON에는 `--dut-input-limit-dbm`, `--receiver-input-limit-dbm`, `--maximum-dut-gain-db`도 모두 필요하다. - S12/S22처럼 port 2 source가 PA output을 구동하는 측정은 세 번째 `--reverse-drive` consent가 필요하다. - 모든 예제는 identity 확인 뒤 `OUTP OFF`에서 시작한다. `finally`의 첫 cleanup으로 `OUTP OFF`를 보내고 `OUTP?`가 `0/OFF`인지 확인한다. Response가 없거나 nonzero이면 물리 RF 상태를 **unknown**으로 실패 처리한다. - 통신 단절 또는 process kill에서는 software OFF가 보장되지 않는다. External attenuator/RF switch/interlock와 DUT별 bias shutdown을 사용한다. - Factory preset은 source를 켤 수 있으므로 active DUT에 연결된 자동화의 기본 첫 명령으로 쓰지 않는다. - 일반 source power limit과 calibration power limit은 별도 state다. 둘 다 사용 목적에 맞는 낮은 값을 설정하고 query-back한다. - +27 dBm 또는 ±35 VDC damage condition과 receiver compression test point는 working limit이 아니다. 더 낮은 station limit, uncertainty와 guard를 정한다. - Full 2-port sweep는 port 2 source가 PA output을 reverse-drive할 수 있다. S12/S22는 별도 승인과 limit 전까지 차단한다. - `*OPT?`에서 `2K0`를 확인하기 전에는 이 예제의 20 GHz profile을 구성하지 않는다. ## 2. Keysight IO Libraries Suite 설치 1. 운영체제에 맞는 Keysight IO Libraries Suite를 Keysight 공식 사이트에서 설치한다. 2. Connection Expert를 열어 LAN/USB/GPIB 장비를 검색한다. 3. E5080B front panel과 Connection Expert에서 같은 serial/model인지 확인한다. 4. LAN이면 방화벽과 subnet을 확인하고 가능하면 HiSLIP resource를 사용한다. 5. `*IDN?` interactive test를 실행해 `Keysight Technologies,E5080B,...` 응답을 확인한다. 공식 출처: [Keysight VISA Programming Guide](https://helpfiles.keysight.com/IO_Libraries_Suite/English/IOLS_Windows/IOLS/Content/ProgrammingGuide/Conceptual_Topics/Programming_Instruments.htm) ## 3. Connection Expert alias 생성 코드에 IP address를 하드코딩하지 않는다. Connection Expert에서 승인된 장비 resource에 `E5080B` 같은 alias를 만든다. 다른 station에서는 alias가 다른 resource를 가리킬 수 있으므로 실행 log에는 alias와 실제 VISA resource, `*IDN?` 응답을 함께 남긴다. 환경 변수로 전달할 수도 있다. ```bash export E5080B_VISA_RESOURCE=E5080B ``` LAN HiSLIP raw resource를 직접 써야 한다면 configuration/secret manager에서 주입하고 source code나 공유 log에 고정하지 않는다. ## 4. Python 가상환경 프로젝트 root에서 실행한다. ```bash python3 -m venv .venv-e5080b source .venv-e5080b/bin/activate python3 -m pip install --upgrade pip python3 -m pip install -r examples/e5080b_pyvisa/requirements.txt ``` Windows PowerShell에서는 activation command가 `.venv-e5080b\Scripts\Activate.ps1`이다. ## 5. 장비 없이 dry-run 먼저 실제로 전송될 순서를 읽는다. ```bash python3 -m examples.e5080b_pyvisa python3 -m examples.e5080b_pyvisa.identify_and_options python3 -m examples.e5080b_pyvisa.pa_gain_sweep ``` Dry-run에는 실제 RF ON이 없다. `--rf-on`을 dry-run에 붙이면 프로그램이 거절한다. 검토할 공통 순서는 다음과 같다. ```text *IDN? / *OPT? OUTP OFF *CLS explicit source power limit + state ON sweep / measurement configure *OPC? query-back + SYST:ERR? drain optional OUTP ON only after consent + DUT/receiver envelope validation INIT1:IMM / *OPC? data fetch finally OUTP OFF → OUTP? must be 0/OFF bounded error drain close ``` S12/S22는 `--execute --rf-on --reverse-drive` 세 flag를 모두 요구한다. `--reverse-drive`를 다른 두 flag 없이 쓰는 것도 거절한다. 모든 physical RF ON은 signed path gain/loss, uncertainty, guard를 포함한 DUT·receiver worst-case가 각 working limit 아래여야 한다. 설정 전체 query-back과 clean error queue가 확인되지 않아도 driver가 RF ON을 거절한다. ## 6. RF OFF 상태로 실제 연결만 확인 먼저 identity 예제만 실행한다. ```bash python3 -m examples.e5080b_pyvisa.identify_and_options --execute --resource E5080B ``` 그 다음 safe sweep를 `--execute`만 사용해 실행한다. 이 단계는 장비에 명령을 보내지만 RF source는 OFF로 유지한다. ```bash python3 -m examples.e5080b_pyvisa \ --execute \ --resource E5080B \ --start-hz 1000000000 \ --stop-hz 6000000000 \ --points 201 \ --if-bandwidth-hz 1000 \ --power-dbm -30 \ --power-limit-dbm -20 ``` Front panel에서 output OFF, power limit state, start/stop, points, IFBW와 measurement를 확인한다. Query-back과 error queue가 clean하지 않으면 RF를 켜지 않는다. ## 7. 실제 RF를 켜기 전 preflight 다음 항목을 문서화하고 다른 사람이 검토할 수 있어야 한다. - DUT maximum input, reverse input, output, DC와 thermal limit - Port 1 source plane과 cable/adapter loss - 예상 PA maximum Pout - Port 2 external attenuator/coupler의 minimum loss와 power rating - Receiver station working limit, measurement uncertainty와 guard margin - VNA calibration/CalSet plane, frequency/power range와 verification result - Analyzer/source baseline linearity - DUT bias order, current limit, interlock, abort/safe-down sequence - S21-only인지 full 2-port인지와 reverse drive consent `P_RX,worst = P_DUT,out,max − L_external,min + uncertainty`를 자체 working limit과 비교한다. Damage limit과 compression test point를 permitted input으로 쓰지 않는다. 제공 예제는 같은 판단을 다음 두 식으로 수행한다. Path loss는 음의 signed gain으로 넣는다. ```text P_DUT,worst = P_source + G_forward + uncertainty + guard P_RX,worst = P_source + G_forward + G_DUT,max + G_receiver_path + uncertainty + guard ``` ## 8. 실제 RF 실행 50 Ω through 또는 충분히 감쇠된 passive DUT로 먼저 검증한다. ```bash python3 -m examples.e5080b_pyvisa \ --execute --rf-on \ --resource E5080B \ --start-hz 1000000000 \ --stop-hz 6000000000 \ --points 201 \ --if-bandwidth-hz 1000 \ --power-dbm -30 \ --power-limit-dbm -20 \ --dut-input-limit-dbm -10 \ --receiver-input-limit-dbm 0 \ --maximum-dut-gain-db 20 \ --forward-path-gain-db 0 \ --receiver-path-gain-db 0 \ --uncertainty-db 1 \ --guard-margin-db 3 ``` 위 수치는 사용자의 bench에 맞춘 예시일 뿐이다. CLI는 envelope와 full configuration query-back을 강제하지만 hardware interlock, bias, temperature, receiver protection을 대신하지 않는다. ## 8.1 Corrected complex S-parameter 획득 실제 corrected SDATA는 active CalSet 이름까지 고정한다. ```bash python3 -m examples.e5080b_pyvisa.acquire_sparameters \ --execute --rf-on \ --resource E5080B \ --parameter S21 \ --expected-calset Approved2PortCal \ --dut-input-limit-dbm -10 \ --receiver-input-limit-dbm 0 \ --maximum-dut-gain-db 20 ``` 예제는 다음 증거를 확인한 뒤에만 결과를 `corrected_calset=...`으로 출력한다. 1. `*IDN?`가 E5080B A.20.25.03이고 `*OPT?`에 `2K0`가 있다. 2. `CALC1:PAR:DEF:EXT`로 고유 measurement name을 만들고 `CALC1:PAR:SEL`로 선택한다. 3. `CALC1:PAR:MNUM?`로 실제 measurement number를 읽고 data query에 그 번호를 사용한다. 4. `FORM:DATA ASC,0` 뒤 `FORM:DATA?`가 ASCII를 반환한다. 5. `SENS1:CORR:STAT?`가 ON이고 `SENS1:CORR:CSET:ACT? NAME`이 `--expected-calset`과 일치한다. 6. X-values N개와 SDATA scalar 2N개가 일치한다. Configuration/query-back 뒤 error queue가 최종적으로 `+0,"No error"`에 도달했더라도 그 전에 nonzero record가 하나라도 있었다면 RF ON을 거절한다. Queue를 비웠다는 사실은 command failure가 없었다는 뜻이 아니다. S12/S22를 실제 획득할 때는 추가로 `--reverse-drive`가 필요하다. ```bash python3 -m examples.e5080b_pyvisa.acquire_sparameters \ --execute --rf-on --reverse-drive \ --resource E5080B \ --parameter S12 \ --expected-calset Approved2PortCal \ --dut-input-limit-dbm -20 \ --receiver-input-limit-dbm 0 \ --maximum-dut-gain-db 0 ``` ## 9. PA stimulus skeleton ```bash python3 -m examples.e5080b_pyvisa.pa_gain_sweep \ --execute \ --resource E5080B \ --frequency-hz 3500000000 \ --start-power-dbm -40 \ --stop-power-dbm -30 \ --step-db 1 \ --power-limit-dbm -20 ``` 이 명령은 RF OFF로 configuration만 검증한다. 실제 source ON에는 추가 `--rf-on`이 필요하다. Skeleton은 power sensor, SA/VSA, PSU 또는 DUT bias를 제어하지 않는다. 각 measurement point에 calibrated Pin/Pout, current, temperature와 error/status를 결합하는 station orchestration이 별도로 필요하다. Physical RF sweep는 station envelope를 명시해야 한다. 아래 수치는 예시이며 실제 DUT·fixture·attenuator 조건으로 교체한다. ```bash python3 -m examples.e5080b_pyvisa.pa_gain_sweep \ --execute --rf-on \ --resource E5080B \ --frequency-hz 3500000000 \ --start-power-dbm -40 \ --stop-power-dbm -30 \ --power-limit-dbm -20 \ --dut-input-limit-dbm -10 \ --receiver-input-limit-dbm 0 \ --maximum-dut-gain-db 20 \ --uncertainty-db 1 \ --guard-margin-db 3 ``` 각 point는 full query-back과 error queue를 다시 확인하고, worst-case DUT/receiver input을 계산한 뒤 RF를 켠다. Sweep가 끝나면 다음 point로 넘어가기 전에 `OUTP OFF`를 보내고 `OUTP?`로 OFF를 확인한다. ## 10. Data acquisition 주의 - SDATA는 `[Re0, Im0, Re1, Im1, ...]` complex pairs다. - 예제는 named measurement를 선택하고 `MNUM?`으로 얻은 measurement number를 data query에 사용한다. 저장된 `MEAS1`이라고 추측하지 않는다. - X-values N개와 SDATA scalar 2N개가 일치해야 한다. - `REAL,32`는 definite-length binary block header와 `FORM:BORD` byte order를 확인한다. - Binary payload에 text termination을 임의 적용하지 않는다. - Measurement definition, correction state, CalSet ID, trigger, data format/endian과 point count를 trace metadata로 저장한다. - FDATA는 display format에 의존하므로 계산 원본 저장에는 corrected complex SDATA를 우선한다. ## 11. Tests ```bash PYTHONDONTWRITEBYTECODE=1 \ python3 -m unittest discover -s examples/e5080b_pyvisa/tests -v ``` Tests cover identity rejection, explicit RF consent, full configuration query-back, DUT/receiver envelope rejection, REAL,32 complex decode, SDATA length validation, dry-run RF OFF, and exception cleanup. Tests also cover nonzero configuration errors blocking RF ON, per-point OFF confirmation, and cleanup `OUTP?` failure becoming an unknown physical state. ## 12. Troubleshooting ### Resource not found - Connection Expert에서 alias/resource를 다시 확인한다. - LAN/HiSLIP service와 subnet/firewall을 확인한다. - 다른 VISA implementation이 default backend를 가로채지 않는지 확인한다. - IP를 코드에 임시 하드코딩해 해결책으로 남기지 않는다. ### `*IDN?` timeout - 잘못된 resource, termination 또는 transport 문제를 먼저 본다. - Front panel remote state와 Connection Expert interactive IO를 확인한다. - Timeout 뒤 곧바로 RF ON sequence를 재시작하지 않는다. ### `Undefined header` - E5080B A.20.25.03 online help의 command spelling과 option scope를 확인한다. - PNA/E5081A 또는 다른 firmware 예제 명령을 섞지 않는다. - Long/short form 중간을 임의로 줄이지 않는다. ### `Query INTERRUPTED` - Query response를 읽기 전에 다음 write를 보냈는지 확인한다. - `query()` 또는 명시적인 write/read transaction을 사용한다. - Output queue와 error queue를 각각 drain한다. ### `*OPC?` timeout - Points, IFBW, averaging와 trigger source로 예상 sweep time을 계산한다. - External/manual trigger를 기다리는지 확인한다. - 같은 sweep를 자동 retry하기 전에 `ABOR`, source state와 error/status를 진단한다. ### Trace가 front panel과 다름 - Measurement/trace selection, correction state와 CalSet plane을 확인한다. - SDATA와 FDATA를 혼동하지 않았는지 확인한다. - X-values count, endian과 complex pair order를 확인한다. - Cable flex, connector torque와 fixture simulator state를 확인한다. ### Cleanup에서 `OUTP OFF`도 실패 - 이 사실을 정상 종료로 숨기지 않고 high-severity diagnostic으로 남긴다. - Hardware RF switch/interlock를 safe state로 전환한다. - DUT-specific bias safe-down을 independent control path로 수행한다. - 사람이 front panel/source path를 확인하기 전 자동 retry하지 않는다. ## 공식 문서 - [E5080B Programming Guide](https://helpfiles.keysight.com/csg/e5080b/Programming/Programming_Guide.htm) - [Controlling the VNA Using Python/HiSLIP](https://helpfiles.keysight.com/csg/e5080b/Programming/GPIB_Example_Programs/Controlling_the_VNA_Using_Python.htm) - [E5080B SCPI Command Tree](https://helpfiles.keysight.com/csg/e5080b/Programming/GP-IB_Command_Finder/SCPI_Command_Tree.htm) - [Command Synchronization](https://helpfiles.keysight.com/csg/e5080b/Programming/Learning_about_GPIB/Understanding_Command_Synchronization.htm) - [E5080B Data Sheet](https://www.keysight.com/us/en/assets/7018-06574/data-sheets/5992-3843.pdf)