Методика поверки «ГСИ.Системы измерений собственных и вносимых фазовых и амплитудных шумов Е5505А» (651-19-008 МП)

УТВЕРЖДАЮ

Инструкция

Системы измерений собственных и вносимых фазовых и амплитудных шумов Е5505А

Методика поверки

651-19-008 МП

2019 г.

• 1.1 Настоящая методика поверки распространяется на системы измерений собственных и вносимых фазовых и амплитудных шумов Е5505А (далее - система), изготавливаемые компанией «Keysight Technologies», Малайзия, и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок.

• 1.2 Интервал между поверками - 1 год.

• 2.1 При поверке выполняют операции, приведены в таблице 1.

Таблица 1

• 2.2 Предусмотрена возможность проведения поверки для меньшего числа измеряемых величин и на меньшем числе поддиапазонов измерений.

Соответствующая запись должна быть сделана в эксплуатационных документах и свидетельстве о поверке.

• 2.2 При отрицательных результатах поверки по любому пункту таблицы 1 система бракуется и направляется в ремонт.

• 3.1 Рекомендуемые средства поверки приведены в таблице 2. Вместо указанных в таблице 2 средств поверки допускается применение других средств, обеспечивающих определение метрологических характеристик с требуемой точностью.

• 3.2 Все средства поверки должны быть исправны, применяемые при поверке средства измерений и рабочие эталоны должны быть поверены и иметь свидетельства о поверке с неистекшим сроком действия на время проведения поверки или оттиск поверительного клейма.

• 3.3 При отрицательных результатах поверки по любому пункту таблицы 1 анализаторы бракуются и направляются в ремонт.

Таблица 2

Номер Наименование рабочих эталонов или вспомогательных средств поверки; номер пункта ме- документа, регламентирующего технические требования к рабочим эталонам или тодики по- вспомогательным средствам; разряд по государственной поверочной схеме и (или) верки метрологические и основные технические характеристики средств поверки

__Вспомогательные средства

7.3, 7.4, 7.5 Тройник 11667А, 11667В

• 4.1 При проведении поверки должны быть соблюдены меры безопасности, указанные в соответствующих разделах эксплуатационной документации средств измерений, используемых при поверке.

• 4.2 К проведению поверки систем допускается инженерно-технический персонал со среднетехническим или высшим образованием, квалифицированный в качестве поверителей в данной области измерений, ознакомленный с руководством по эксплуатации (РЭ) и настоящей методикой.

• 5.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха, °C                              от 15 до 25;

• - атмосферное давление, кПа                                       от 84 до 106,7;

  - относительная влажность окружающего воздуха, % - напряжение питания, В

  от 30 до 80; 220 ± 2,2.

• 6.1 Поверитель должен изучить РЭ поверяемой системы и используемых средств поверки.

• 6.2 Поверяемая система должна быть выдержана в помещении, где проводится поверка, не менее 2-х часов.

• 7.1 Внешний осмотр

  • 7.1.1 При проведении внешнего осмотра проверяется:

• - отсутствие внешних механических повреждений;

• - целостность и чистота соединительных кабелей, зажимов и разъемов;

• - комплектность и маркировку на соответствие документации.

• 7.1.2 Результаты поверки считать положительными, если выполнены требования п. 7.1.1.

• 7.2 Опробование

  • 7.2.1 Собрать схему как на рисунке 1. и рисунке 1.1., рисунке 2 и 2.1 Все приборы соединены посредством интерфейса GPIB.

Рис. 1. Схема соединения приборов без N5507A

Рис. 1.1

Рис 2. Схема соединения приборов с N5507A (N5502A)

Test set Opt 001                          Downconverter

Рис. 2.1

E« • r; * ч Ч T. ■

irtCXJ?

Рис 3.1

ВНИМАНИЕ!!! При поверке системы сначала поверяется основной модуль N5500A, потом совместно с N5507A

• 7.2.2 Запустить приложение Измерение фазовых шумов (User Interface), находящееся в папке «Е5500 Phase Noise». При первом включении будет запущена автоматическая калибровка Digitizer. В случае возникновения ошибок поверка останавливается и прибор передается в ремонт.

• 7.2.3 После успешного прохождения самокалибровки необходимо определить все составные части системы. Для этого нажать System -> Asset Manager. Asset->Add.

F*t ЕЛ

2 а й 4 a Z К £ $

Рис. 4

Рис.5

7.2.4 В приложении добавить все приборы, входящие в систему путем выбора из выпадающего

Рис.6

Select Interface and Address

You will now need to select the interface through which you '<m1 talk to the asset and the asset’s address on that mtertace

Library AgJert T echncJoges VISA

Рис.7

• 7.2.6 Стандартные адреса приведены в таблице ниже

Instrument                                          Address

• 7.2.7 После конфигурации каждого прибор нажать кнопку Finish

Enter A Comment

Congratulations! You have added a new asset to your as set server If you would W e. you may enter an asset comment for your own use

Once you return to the mam screen, you may also want to perform an I/O check on this asset You can do this by using the check mark icon

< fiack

Рис.8

• 7.2.8 Далее нажать на галочку и увидеть сообщение об успешном определении указанного устройства

  Altai Manager

  ЕЖИ

  '•* Н*С»ГМГС *Г. rr

  ■ C«rf«r

  О Гчл ч-сотетта

  Apfer» К ЭДДОДОДО

  нч ju<^,/9

  МРО611Ы

  М-АС» VW»a»

  7 ^X ГТТТГГ-’ТП

  Д, >«nt АпэУЗег

  HF f4411A

  b&ertbC (4>3AXVvW/.

  '■• TrneSase

  

  ЛИ)

  hf S513ZA

  Serial Hunt/r: АСМХч АСМ^г»е>эг»е Ltraiy Ссгтггегт

  й>т<ЛРОО

  02084?

  (01СССЕ6Э ?:s: НИ-Ж XAU<<<CSAS

  C-VQ»A -’. Ackr>. МСА5ЛЫ С5500Г liICCCC? e^o р-»Чм<э32 dl

  Wr te a c snrent here

  ter >1 Server

  

  .9

  

  Рис. 10

• 7.2.9 После успешного определения всех элементов измерительной системы нажать Serverexit. Далее нажать в основной измерительной оболочке System -> Server Hardware Connection и определить все оборудование из системы, путем выбора из выпадающего списка возможных приборови и нажатием кнопки Check I/O, если появилась зеленая галочка опробование можно считать успешным. __________________________________________

  Agile nt f 5500 Server Hardware Connection*			®Bl
  ? Sour;»
  Те*» Sot	^ag^ncy lo«nr*«
  ■Z|         70*20bU550		z
  PH Anehce<
  ’pG			-J i
  Swep* Analyze»
  PC l*«*wl	-
  Л     <-
  I/O '»x»«l			-i
  Phase Shte
  fa	•
  	Clot»		Het

Рис.11

Рис.12

• 7.2.10 Если на каком-либо этапе возникли ошибки, необходимо проверить соединения GPIB кабелей и правильность адресов и конфигурации. В случае повторения ошибки прибор бракуется и направляется в ремонт.

• 7.3 Определение уровня собственного шума

7.3.1 В папке Е5500 найти файл confidence.ршп (C:\Users\Public\Docurnents\Agilent\E5500 Phase Noise). Запустить файл.

Нажать Define->Measure и установить следующие параметры

Рис. 13

7.3. Присоединить 50 Ом нагрузку ко входу Signal N5500A. Нажать Measure -> New Measure. В появившемся окне выбрать тот модуль, который поверяется (без опции, с опцией 001, опцией 201). Нажать кнопку Meter и убедиться, что шкала измерения меняется (происходит процесс детектирования опорного сигнала генератора), нажать Continue.

Agilent Е 5500 Instrument Connections

Verify Connections Aug 25.2016052950

|. о а О iq a ]

On Confidence Test, a signal source is not used.

Instead, a connector to OUTPUT is terminated by 50 ohm impedance.

Hardware

O'Ji I

Control Panels

T

---

Рис.14

• 7.3.3 Снять галочку с отображения паразитных составляющих сигнала (Spurs). Значения собственных фазовых шумов не должны превышать значений минус 170 дБн/Гц при отстройке более 10 кГц от несущей.

^r*e Ed* .*•

Agilent Е55ОО

Bl •& d се,* ХЕ Я 0 S

zXgilent E5500 Phase Noise System Confidence Test

No Sours                            25 Aug 2016 03^7:34-03:28:06

-s<

-к

-2(

-31

-41

ЮМ

100

1М

10

-юон--110 — -120 —

-130-

-U0 — -15(1 — -160-

-юоз

-200t-

юса. жи

Рис. 15

• 7.3.4 При несоответствии метрологических характеристик система бракуется.

• 7.4 Определение пределов допускаемой абсолютной погрешности измерений фазового шума

7.4.1 Собрать схему:

Рис. 16

7.4.2 Генератор 1 (E8257D) определить, как генератор сигнала несущей частоты. Генератор 2 (E8257D) как генератор отстройки. Установить на Генераторе 1 выходной сигнал 10 МГц. амплитуда 5 дБм. Подать сигнал и измерить его на выходе с Input 11667А (на конце кабеля) измерителем мощности N8482А. Используя индикатор блока ваттметра регулировать выходную мощность сигнала с генератора 1, чтобы на ваттметре было значение 5 дБм (зафиксировать реальное значение с ваттметра) Р1. Выключить генерацию сигнала. На генераторе 2 подать сигнал с частотой 10,00001 МГц и амплитудой -50 дБм (зафиксировать реальное значение с ваттметра) Р1. Измерить сигнал на выходе с 11667А (на конце кабеля) ИП мощности 8481D. Используя индикатор блока ваттметра регулировать выходную мощность сигнала с генератора 2, чтобы на ваттметре было значение -50 дБм. Отсоединить Ваттметр и присоединить кабель с Input 11667А ко входу Signal N5500A (50 kHz - 1.6 GHz). Подать сигнал с обоих генераторов. !!! Для отстроек 1, 10 и 100 Гц лучше использовать уровни мощности сигнала Генератора 1 и Генератора 2 :+5 и -50 дБм соответсвенно

Нажать кнопку Measure -> Define, установить следующие значения

Agilent Е5500

Type and Range Sources Cal | Sock Dagram ^! Test Set Downconverier | Graph ■

Absolute Phase Noise wsing a phase locked loop)

Carrier Source

Frequency |1OE*€              Hz Power 5

Carrier Source Output is connected to: & Test Set f' Downconverter

Reference Source

Frequency |lOE*€              Hz Power 16

Detector Input Frequency = Reference Source Frequency muitipSed by ( 11

VCO Tuning Parameters

Nominal Tune Constant 5C€          Hz/Volt Center Vokage [C

Tune Range */-  -            Volts        Input Resistance ‘6 DC

Msi.ru-iAb.^dC-evshoohurcCer/e'ijlrage p          Vote

The Tune Range is wkhin the imits of

from */-0 20 to */-10.00 Voks.                               i Preset

as required by the current Center Voltage setting.

Help

Рис. 18

Agilent E55OO

Type and Range Soirees Cal Bock Diagram Test Set ' Downconverter Graph

.Absolute Phase Noise (using a phase locked loop)

Phase Detector Constant

C" IJse current phase detector constant

<♦ Measure chase detector constant

Current Phase Detector Constant |Т07Е-3                Volts / Radian

VCO Tune Constant

^r Use current VCO tune constant

'*          VCO tune constartj

O' Calculate from expected WO tune constant using tune port resistance Current VCO Tune Constant |40E*3

Expected VCO Tune Constant (461.5                 Hz/Vol

Phase Locked Loop Suppression

S’ Verify calculated phase locked loop suppression Г Always Show Suppression Graph

Maximum Suppression Error Limit [i               dB

» Lrmt is exceeded Г Use theoretical values Г IJse adjusted values •• Show Suppression Graph

Preset

Рис. 19

Type and Range ( Sources ( Cal Block Diagram : Test Set | Downconverter | Graph

.Absolute Phase Noise (using a phase locked loop)

Carrier Source

| (manual;              3

Down Converter

|Agilent/HP 70427A/N5507

Reference Source

|Agient E8257D

.Asset Manager

Preset

Close

Help

Рис.21

7.4.3 Поставить галочку для отображения Spurs. Далее нажать Measure -> New Measure. Провести измерения Spur на отстройке 10 Гц

• 7.4.4 Вычислить погрешность измерения мощности фазовых шумов по следующейфор-муле

Pspur = Р2-Р1-6дБ

Рпг = Ризм - Pspur

• 7.4.5 Провести измерения на остальных отстройках из таблицы ниже. При проведении измерений, на других несущих необходимо менять данные в Source.

Agilent Е5500

Тузе and Rar-ge Sources | Qai | Btock Diagram i Test Sa Downconverta | Graph |

Absolute Phase Noise fusing a phase locked loop)

Carrier Source

Frequency |lOE-S               Hz Power [Ё           dBm

Carrier Source Output is connected to: <• Test Sa        Downconverta

)

Daector Input Frequency

|lOE-6              Hz

Daector Input Frequency = Reference Source Frequency multiplied by I [7

VCO Tuning Paremaers

The Tune Range is wthin the limits of

from +/-020 to ♦/-10.ОС Voks.                               I Presa

as required by the current Center Voltage setting.

Close

Рис.24

1А.6 Провести измерения на всех несущих и отстройках из таблицы 3. Таблица 3

7.4.7 При наличии опции 001 или 201 при переходе на диапазон выше 1,6 ГГц необходимо переключать сигнальный кабель с опорного генератора на соответствующий вход Ref Input

• 1.2 - 26,5 GHz (001). Измерения проводить на отстройках согласно таблице 4.

  Agilent Е55ОО

  Type and Range ' Soirees Cai

  ' Block Diagram ¹ Test Set j Downconverter Graph |

  absolute Phase Noise iusng a phase locked loop)

  Carter Source                                 ____________

  Frequency [бЁ*9                Hz Power 5           dBm

  Carrier Source Output is connected to: <* Test Set        Downconverter

  Detector input Frequency |6We-€            Hz

  Reference Source

  Frequency |SOCE—6

  Detector Input Frequency • Reference Source Frequency mutipked by f 1

  VCO Tuning Parameters

  Hominal Tune Constart [500

  Tune Range */■ |5

  ? i—i

  

  Hz Power 1S         dBm

  Hz / Vol Center Volage > Vols        Input Resistance |60C

  
  

  The Tune Range is within the fcrrts of

  from -/-0.20 to -*/-10.00 Vols.

  as required by the current Center Volage setting

  )

  

  Close

Таблица 4

Рис.25

7.4.8 При использовании N5507A или N5502A необходимо собрать схему указанные на рис. 2 и рис 2.1 и провести те же измерения на несущих и отстройках для этого установить следующие значения.

Detector Input Frequency = Reference Source Frequency multiplied by ( [T

The Tine Range is withm the limis of

from */-0 20 to ♦/•10.00 Volts.

as required by the current Center Votage setting.

4.

Рис. 27

Рис.28

Рис. 29

Agilent E55OO

Type and Range Sources , Cal Block Diagram i Test Set Downconverter Graph |

Absolute phase noise fusing a phase locked loop;

{Curert Test Set: Afltert./HP 7W2QA/N5500A]

Input Attenuation                       LNA Low Pass Piter

IC d В  3  •”                 I^{й МНг} 3      Ayto           Г QC Block

LNA Gam

Auto Gen       Mnmurn Auto Gam 156 dB

T' Pause after Auto Gan Adjustment

Rxed Gam            Faed Gain UdE ’

PLL Integrator Attenuation [odB

f Ignore out-of-lock conditions        F Pulsed Camer

Close |                       Help

Рис. 30

Agilent E5500

Type and Range Sources ' Cal Bfock Oagram Test Set i Downconverter I Graph j

Absolute phase noise fusing a phase locked loop]

Current Downconverter AgilenL'HP 7C427A/N5507.A)

_____Input .Attenuation             I.F Gam

Pose

Рис. 31

Agilent E5500

Type and Range Sources Cal Block Diagram Test Set | Downconverter ' Graph j

.Absolute phase noise tusmg a phase locked loop}

Title l-Agfert E55C-C Phase Noise System Confidence Test

«r When saving, use TJie as Filename

Graph Type Single-sideband phase noee (d8c Hz)

X Scale Minimum |lCO

dBc/Hz

Normafae trace data to a

Hz bandwidth

Scale trace data to a new earner frequency of

times the current carrier frequency.

Shift trace data bi

Trace Smoothing Amount

Y Scale for Sr-gle Sideband ^₽hase Noise

Maximum ;                 dBc/Hz

Minimum 1-200

Agilent F.5500 Phase Noise System Confidence Test

Рис.33

7.4.10 Значения погрешности измерения амплитуды фазовых шумов должны соответствовать значениям не более ± 2 дБ при отстройках от 110’⁸ до 1,0 МГц исключая от несущей и ± 4 дБ при отстройках от 1 до 100 МГц. В противном случае прибор бракуется.

7.5 Определение пределов допускаемой абсолютной погрешности измерений амплитудного шума

• 7.5.1 Определение пределов допускаемой абсолютной погрешности измерений амплитудного шума проводится только для опций 001 и 5507А.

• 7.5.2 Для измерения необходимо отсоединить опорный генератор, указанный на рис. 1.

• 7.5.3 Для опции 001, на рис.2.1 сигнал подавать на вход Signal, для модификации с N5507A необходимо соединить кабелем выход N5507A AM с N5500A Noise и сигнал подавать на входИ5507А Signal.

• 7.5.5 Калибровка AM

• 7.5.5.1 Для опции 001 и N5507A установить

  опции 001 и N5507A установить

  

  Рис.34

• 7.5.5.2 Необходимо при изменении частоты несущего сигнала вносить изменения во вкладке Source, устанавливая значение частоты несущий и уровень мощности сигнала.

Рис. 35

Рис. 36

Рис. 37

Рис. 38

Рис. 39

• 7.5.5.3 Генератор 1 (E8257D) определим как генератор сигнала несущей частоты. Генератор 2 (E8257D) как генератор сигнала отстройки. Установить на Генераторе 1 выходной сигнал 10 МГц, амплитуда 5 дБм. Подать сигнал и измерить его на выходе с Input 11667А (на конце кабеля) измерителем мощности N8482A. Используя индикатор блока ваттметра регулировать выходную мощность сигнала с генератора 1, чтобы на ваттметре было значение 5 дБм (зафиксировать реальное значение с ваттметра) Р1. Выключить генерацию сигнала. На генераторе 2 подать сигнал с частотой 10,000010 МГц и амплитудой -50 дБм (зафиксировать реальное значение с ваттметра) Р1. Измерить сигнал на выходе с 11667А (на конце кабеля) ИП мощности 8481 D. Используя индикатор блока ваттметра регулировать выходную мощность сигнала с генератора 2, чтобы на ваттметре было значение -50 дБм. Отсоединить Ваттметр и присоединить кабель с Input 11667А ко входу Signal N5500A (50 kHz - 1.6 GHz). !!! Для отсроек 1, 10 и 100 Гц лучше использовать уровни мощности сигнала Генератор 1 и Генератора 2 :+5 и -25 дБм соот-ветсвенно

Подать сигнал с обоих генераторов.

Запустить Measure ->New measurement

После появления диалогового окна убедиться, что сигналы подаются с 2-х генераторов, нажать continue

Рис. 40

7.5.5.4 При появлении диалогового окна (Рис.41) отключить выходной сигнал с Генератора 2                 ______________________________________________________

Рис. 41

• 7.5.6 После успешного прохождения процедуры калибровки необходимо измерить погрешность амплитудных шумов на всех несущих и отстройках, указанных в таблице 5. Для этого провести установки на системе в сответсвии с п. 7.5.7.

Таблица 5

• 7.5.7 При этом во вкладке Define -> Measure -> Cal необходимо установить

  

  Рис. 42

При использовании N5507A для измерения AM шумов необходимо установить следующие параметры в настройках измерения

Agilent E55OO

Type and Range Source i Cal Bock Diagram Teat Set Downconverter I Graph

Il

Couple Graph Type to Measuremert Type

Offset Frequency Range

Start Offset [iOC                   Hi             Stop Offset 2E^£           " Hz

FFT Analyzer Mirsmum Number of Averages 14

Preset j

Рис. 43

Рис. 44

Рис. 45

Рис. 46

Agilent Е5500                                                                  L?

Рис. 47

Рис. 48

Agilent Е55ОО

Type and Range , Source Cal Stock Diagram Test Set , Downconverter Graph

AM noise

Ttte

S' When saving, use Title as Rename

Graph Type |.АМгхюе idBc'HzJ

X Scale

Mnmum |lOC

Рис. 50

• 7.5.8 Генератор 1 (E8257D) определим как генератор сигнала несущей частоты. Генератор 2 (E8257D) как генератор сигнала отстройки. Установить на Генераторе 1 выходной сигнал 10 МГц, амплитуда 5 дБм. Подать сигнал и измерить его на выходе с Input 11667А (на конце кабеля) измерителем мощности N8482A. Используя индикатор блока ваттметра регулировать выходную мощность сигнала с генератора 1, чтобы на ваттметре было значение 5 дБм (зафиксировать реальное значение с ваттметра) Р1. Выключить генерацию сигнала. На генераторе 2 подать сигнал с частотой 10,000010 МГц и амплитудой -50 дБм (зафиксировать реальное значение с ваттметра) Р1. Измерить сигнал на выходе с 11667А (на конце кабеля) ИП мощности 8481D. Используя индикатор блока ваттметра регулировать выходную мощность сигнала с генератора 2, чтобы на ваттметре было значение -50 дБм. Отсоединить Ваттметр и присоединить кабель с Input 11667А ко входу Signal N5500A (50 kHz - 1.6 GHz). !!! Для отсроек 1, 10 и 100 Гц лучше использовать уровни мощности сигнала Генератор 1 и Генератора 2 :+5 и -25 дБм соот-ветсвенно. Вычислить погрешность измерения мощности амплитудных шумов по следующим формулам

Pspur = Р2-Р1-6дБ Рпг = Ризм - Pspur

7.6 Проверка программного обеспечения

• 7.6.1 Проверка программного обеспечения (ПО) анализаторов осуществляется в соответствии с РЭ.

7.6.2 Результаты проверки считать положительными, если идентификационные данные ПО системы соответствуют данным, приведенным в таблице 6.

Таблица 6

• 8.1 При положительных результатах поверки на систему оформляется свидетельство установленной формы.

• 8.2 При поверке системы результаты измерений заносят в протокол произвольной формы на бумажном носителе. На оборотной стороне свидетельства и (или) на дополнительных листах приводят результаты измерений для поверяемого модуля.

• 8.3 В случае отрицательных результатов поверки системы к дальнейшему применению

не допускается. На нее выдается извещение о непригодности к дальнейшей эксплуатации с указанием причин забракования.                    f

Начальник НИО-1

30