Методика поверки «Модули расширения частотного диапазона ZVA-Z75, ZVA-Z110, ZVA-Z110E, ZVA-Z170, ZC75, ZC78, ZC110, ZC118, ZC170, ZC178, ZC220» (МРЧД R&S 50-220 ΜΠ)

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель генерального директора-

Щипунов

18 г.

ИНСТРУКЦИЯ

Модули расширения частотного диапазона ZVA-Z75, ZVA-Z110, ZVA-Z110Е, ZVA-Z170, ZC75, ZC78, ZC110, ZC118, ZC170, ZC178, ZC220 анализаторов электрических цепей векторных серий ZVA или ZNA

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МРЧД R&S 50-220 МП

2018 г.

• 1.1 Настоящая методика поверки (далее - МП) устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок модулей расширения частотного диапазона ZVA-Z75, ZVA-Z110, ZVA-Z110E, ZVA-Z170, ZC75, ZC78, ZC110, ZC118, ZC170, ZC178, ZC220 анализаторов электрических цепей векторных серий ZVA или ZNA (далее - МРЧД или частотный конвертер), изготавливаемых фирмой «Rohde&Schwarz GmbH & Со. KG», Германия, находящихся в эксплуатации, а также после их хранения и ремонта.

МРЧД применяются в комплекте с анализаторами электрических цепей векторными серий ZVA или ZNA (далее - АЭЦВ) и с соответствующими таблице 1 калибровочными наборами мер для измерений комплексного коэффициента отражений и комплексного коэффициента передачи стандартизованных волноводных трактов.

Таблица 1

1.2 Первичной поверке подлежат МРЧД ввезенные по импорту и выходящие из ремонта.

Периодической поверке подлежат МРЧД, находящиеся в эксплуатации и на хранении.

• 1.3 Интервал между поверками 2 года.

• 2.1 При проведении поверки следует выполнить операции, указанные в таблице 2.

Таблица 2 - Операции поверки МРЧД

Продолжение таблицы 2

2.2. Не допускается проведение поверки в сокращенном объеме.

• 3.1 При проведении поверки МРЧД должны быть применены средства измерений, указанные в таблице 3.

Таблица 3 - Средства измерений для поверки МРЧД

Продолжение таблицы 3

• 3.2 При выполнении операций по п. п. 8.6 - 8.11 использовать следующее вспомогательное оборудование:

• - в диапазоне частот от 37,5 до 53,57 ГГц аттенюатор поляризационный ДЗ-37;

• - в диапазоне частот от 53,57 до 78,33 ГГц аттенюатор поляризационный ДЗ-38;

• - в диапазоне частот от 78,33 до 118,1 ГГц аттенюатор поляризационный АП-20;

• - в диапазоне частот от 118,1 до 178,4 ГГц аттенюатор поляризационный АП-19;

• - в диапазоне частот от 140 до 220 ГГц аттенюатор поляризационный АП-30

• 3.3  Допускается использовать аналогичные средства поверки, которые обеспечат измерение соответствующих параметров с требуемой точностью.

• 3.4  Средства поверки должны быть исправны, поверены и иметь действующие свидетельства о поверке.

• 4.1  Поверка должна осуществляться лицами с высшим или средним техническим образованием, аттестованными в качестве поверителей в установленном порядке и имеющим квалификационную группу электробезопасности не ниже второй.

• 4.2  Перед проведением поверки поверитель должен предварительно ознакомиться с документом «Модули расширения частотного диапазона ZVA-Z75, ZVA-Z110, ZVA-Z110E, ZVA-Z170, ZC75, ZC78, ZC110, ZC118, ZC170, ZC178, ZC220 анализаторов электрических цепей векторных серий ZVA или ZNA. Руководство по эксплуатации МРЧД R&S 50-220 РЭ» (далее - МРЧД R&S 50-220 РЭ).

• 5.1  При проведении поверки необходимо соблюдать требования безопасности, регламентируемые Межотраслевыми правилами по охране труда (правила безопасности) ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00, а также требования безопасности, приведённые в МРЧД R&S 50-220 РЭ и в эксплуатационной документации на средства поверки.

• 5.2  Средства измерений, используемые при выполнении поверки, должны быть надежно заземлены в соответствии с документацией.

• 5.3  Размещение и подключение измерительных приборов разрешается производить только при выключенном питании.

• 6.1  При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха (23 ± 5) °C;

• - относительная влажность воздуха     не более 80 %;

• - атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.);

• - напряжение питающей сети от 198 до 240 В.

• 6.2  При проверке абсолютных погрешностей измерений модуля и фазы коэффициентов отражения, изменение температуры окружающего воздуха после проведения калибровки должно составлять не более ±1 °C. Время измерений по каждому из указанных пунктов не должно превышать одного часа.

• 7.1  Перед проведением операций поверки необходимо произвести подготовительные работы, оговоренные в МРЧД R&S 50-220 РЭ и в эксплуатационной документации применяемых средств поверки.

• 7.2  Убедиться в выполнении условий проведения поверки.

• 7.3  Выдержать МРЧД в выключенном состоянии в условиях проведения поверки не менее двух часов, если он находился в отличных от них условиях.

• 7.4  Выдержать МРЧД и базовый блок АЦВ во включенном состоянии не менее 30 минут.

• 7.5  Выдержать средства поверки во включенном состоянии в течение времени, указанного в их руководствах по эксплуатации.

• 8.1  Внешний осмотр

  • 8.1.1 Внешний осмотр МРЧД проводить визуальным осмотром без вскрытия, при этом необходимо проверить:

• - комплектность, маркировку и пломбировку (наклейку) на соответствие документу MP4flR£S 50-220 РЭ;

• - чистоту всех СВЧ соединителей, включая соединители мер из состава калибровочных наборов, кабелей СВЧ, USB и питания;

• - отсутствие у всех СВЧ соединителей механических повреждений (вмятин, забоин, отслаивания покрытия и т. д.) и заусениц на контактных и токоведущих поверхностях;

• - целостность резьбы элементов соединения, которая должна обеспечивать свободное наворачивание накидной гайки;

• - целостность маркировок и фирменной наклейки (пломб);

• - отсутствие видимых механических повреждений, влияющих на работоспособность МРЧД, шумов внутри корпуса МРЧД, обусловленных наличием незакрепленных деталей, следов коррозии металлических деталей и следов воздействия жидкостей или агрессивных паров.

• 8.1.2 Результат внешнего осмотра считать положительным, если:

• - комплект поставки соответствует разделу.З документа МРЧД R&S 50-220 РЭ;

• - маркировка и пломбировка (наклейка) соответствует разделу 4 документа MP4flR&S 50-220 РЭ;

• - фирменная наклейка цела (пломбы) и маркировки не имеют повреждений;

• - все СВЧ соединители, включая соединители мер из состава набора калибровочных мер и кабелей СВЧ, USB и питания не имеют видимых повреждений и чисты;

• - резьба элементов соединения, не имеет повреждений и обеспечивает свободное наворачивание накидной гайки;

• - отсутствуют видимые повреждения, влияющие на работоспособность МРЧД.

• 8.2  Опробование

  • 8.2.1 Проверить возможность выравнивания положения МРЧД по горизонту с помощью ножек.

  • 8.2.2 Произвести коммутацию поверяемого МРЧД и блока питания из комплекта поставки. При этом для МРЧД серии ZC использовать блок питания R&S ZCPS и защищенный кабель питания постоянного тока R&S ZCPS из комплекта поставки.

  • 8.2.3 Выполнить проверку используемого при поверке анализатора электрических цепей векторные серий ZVA или ZNA (АЭЦВ) производства фирмы «Rohde&Schwarz GmbH & Со. KG», Германия на соответствие следующим требованиям:

• - диапазон рабочих частот свыше 20 ГТц;

• - количество измерительных портов 4;

• - наличие опции прямого доступа к портам источника/приемника R&S В16;

• - наличие опции программного управления МРЧД R&S К8;

• - наличие СВЧ кабелей для подачи на МРЧД сигналов гетеродина и синтезатора (2 кабеля на МРЧД).

• - версия программного обеспечения 3.40 или выше.

• - операционная система Windows ХР имеет пакет обновлений Service Pack 2.

• 8.2.4 Для МРЧД серии ZC произвести соединение по интерфейсу USB с АЭЦВ, используя защищенный кабель USB.

• 8.2.5 При первом подключении МРЧД к АЭЦВ происходит передача параметров МРЧД в АЭЦВ. После этого данные преобразователя остаются в памяти АЭЦВ. В дальнейшем МРЧД может быть выбран по типу и серийному номеру во вкладке «Frequency Converter» диалогового окна «System Configuration» ПО АЭЦВ.

• 8.2.6 Включить блок питания R&S ZCPS для МРЧД серии ZC или произвести включение питания кнопкой на задней панели для МРЧД серии ZVA-Z. После кратковременной задержки контролировать загорание зеленым цветом светодиода на блоке питания R&S ZCPS, расположенного у того выхода, к которому подключен МРЧД, и светодиода на задней панели МРЧД.

• 8.2.7 Выключить питание МРЧД. Выполнить подсоединение ВЧ кабелей: разъемы RF IN, LO IN, MEAS OUT и REF OUT МРЧД должны быть подсоединены к АЭЦВ.

• 8.2.8 Выполнить подсоединение входных разъемов (RF IN, LO IN):

Тип кабеля, который требуется для подсоединения к входным разъемам, зависит от типа АЭЦВ.

Поскольку входы МРЧД имеют разъемы 2.92 мм типа розетка, кабель должен иметь тип разъема вилка и строго соответствовать размеру сечения центральной жилы (например, R&S ZV-Z195, номер заказа 1306.4536.хх).

Также возможно использовать кабель с разъемами 3.5 мм или SMA типа вилка. Данные разъемы механически совместимы с разъемами 2.92 мм, и имеют при этом допустимый уровень электрического рассогласования (например, R&S ZV-Z193, номер заказа 1306.4520.хх).

При проведении двухпортовых измерений коэффициента передачи для полностью собранного измерительного стенда, показанного на рисунке 1, рекомендуется использовать кабель длиной примерно 1 м. При измерениях с использованием только одного МРЧД могут быть использованы кабели меньшей длины. Необходимо использовать фазостабильные кабели с малыми потерями.

В зависимости от модели АЭЦВ для подсоединения кабелей могут потребоваться дополнительные адаптеры 1.85 мм на 2.92 мм.

• - соединить порт 1 или порт 2 АЭЦВ с разъемом RF IN МРЧД.

• - соединить порт 3 или порт 4 АЭЦВ с разъемом LO IN МРЧД.

При использовании АЭЦВ с четырьмя независимыми источниками R&S ZVA24 (номер заказа 1145.1110.28), R&S ZVA40 (1145.1110.48) или R&S 7N&61 соедините разъемы LO IN МРЧД только с одним портом 4 АЭЦВ. Для этого потребуется делитель мощности. Схема измерительного стенда представлена на рисунке 6.7 документа МРЧД R&S 50-220 РЭ. Если разъемы делителя мощности расположены настолько близко, что к ним невозможно подключить кабели, используйте угловые адаптеры.

Рисунок 1 - Измерительный стенд для измерения коэффициента передачи с использованием АЭЦВ с двумя МРЧД.

• 8.2.9 Проверить наличие калибровочного набора, соответствующего типу поверяемого МРЧД (см. таблицу 1).

• 8.2.10  Результаты опробования считать положительными, если:

• - имеется возможность выравнивания положения МРЧД по горизонту с помощью ножек;

• - используемый при поверке анализатор электрических цепей векторный серий ZVA или ZNA производства фирмы «Rohde&Schwarz GmbH & Со. KG», Германия, соответствует требованиям, приведенным в п. 8.2.3;

• - выполнено соединение МРЧД с соответствующим выходом CONVERTER 1 или CONVERTER 2 блока питания R&S ZCPS;

• - после включения блока питания R&S ZCPS наблюдается загорание зеленым цветом светодиода блока питания R&S ZCPS, расположенного у того выхода, к которому подключен МРЧД, и светодиода на задней панели МРЧД;

• - выполнены все соединения, описанные в п. 8.2;

• - имеется соответствующий поверяемому тракту тип калибровочного набора.

Примечание. Свечение светодиода на блоке питания R&S ZCPS отличным от зеленого свидетельствует о наличии неисправностей. Описание неисправностей и меры по их устранению приведены в таблице 6 документа МРЧД R&S 50-220 РЭ.

• 8.3 Определение диапазона частот и относительной погрешности установки частоты

  • 8.3.1 Для определения диапазона частот необходимо выполнить измерения минимальной и максимальной частот МРЧД и рассчитать значения относительной погрешности установки этих частот.

  • 8.3.2 Измерения проводить косвенным (гетеродинным) методом, исходя из приведенной ниже модели преобразований частот в МРЧД (рисунок 2).

    

    MEAS OUT LOIN REF OUT

    Рисунок 2 - Схема МРЧД

    

Значение выходной частоты Fcbh формируется МРЧД путем умножения опорной частоты Frf на множитель Ni с последующей фильтрацией и усилением по формуле (1):

^CB4~^['^RF                             (1)

Сформированная электромагнитная волна частотой Fcbh подается на тестовый порт МРЧД через канал волновода со встроенным в него направленным ответвителем (НО). Пропорциональные интенсивностям падающей и отраженной волн сигналы основного канала НО частотой Fcbh подаются с выходов боковых плеч НО на входы соответствующих гармониковых смесителей, где их спектр переносится на промежуточную частоту в соответствии с формулой (2):

^ПЧ ⁼ ^^СВЧ~^2               ^2      (2)

8.33 Подготовить оборудование к проведению измерений. Собрать установку в соответствии с рисунком 3. Провести настройки базового модуля АЭЦВ в соответствии с РЭ для выбранного типа МРЧД. Провести двухпортовую калибровку. Устанавливая поочередно режимы измерений Sn, S12, S21 и S22 (mag) убедиться, что происходит обновление трассы в полном диапазоне частот выбранного тракта передачи для каждого вида измерений.

Рисунок 3 - Типовая схема подключения МРЧД к АЭЦВ

• 8.3.4 Провести подготовку к работе анализатора спектра FSP40, генератора сигнала СВЧ синтезированного E8257D, стандарта частоты рубидиевого FS725 в соответствии с их РЭ.

• 8.3.5 Определить коэффициент умножения Nj частоты Frf встроенным в МРЧД умножителем. Соединить приборы в соответствии с рисунком 4.

В качестве источника опорной частоты для генератора сигналов E8257D, анализатора спектра и АЭЦВ выбрать внешний источник (EXT) - стандарт частоты рубидиевый, соединив его выходы «10 МГц» с соответствующими входами этих приборов.

Установить значение частоты Frf генератора из соответствующей выбранному типу МРЧД ячейки таблицы 4, а значение мощности - равным 3 дБм (мощность при этом выключена).

АЭЦВ

Рисунок 4 - Схема определения коэффициента умножения Ni.

Установить на анализаторе спектра следующие настройки:

• - центральная частота - значение Receiver Frequency Result для соответствующего измерительного порта Port 1 или Port 2 таблицы из меню АЭЦВ Channel - Mode - Port Config (по умолчанию - 279 МГц);

• - полоса обзора 100 МГц.

АЭЦВ настроить для работы на фиксированной частоте Sweep - Sweep Type - CW Mode - «значение частоты F» (из соответствующей ячейки таблицы).

Соединить тестовые порты МРЧД и включить мощность генератора.

• 8.3.6 Наблюдать на экране анализатора спектра появление сигнала. Убедиться, что сигнал не является паразитным или зеркальным. Для этого увеличить частоту Frf генератора сигналов E8257D на AFrf=10 МГц. При этом значение измеряемой анализатором спектра промежуточной частоты Fref должно увеличиться на AFref = AFrfNi.

Рассчитать значение Nj как округленное до целого значения по математическому закону отношение AFref/AFrf и убедиться, что оно совпадает с соответствующим значением из таблицы 4.

Рассчитать значение несущей частоты, используя формулу 1. Таблица 4 - Номера гармоник и значения крайних частот диапазона

Продолжение таблицы 4

• 83.7 На базовом блоке АЭЦВ установить режим измерения S12 LinMag на фиксированной частоте Sweep - Sweep Type - CW Mode - «значение частоты F» (из соответствующей ячейки таблицы 4). Ширину пропускания фильтра ПЧ (BW) при этом выбрать 100 Гц.

Соединить тестовые порты модулей МРЧД1 и МРЧД2 и поочередно при помощи вспомогательного генератора (Frf in) устанавливать минимальное и максимальное значения частоты для выбранного тракта передачи, устанавливать при этом на АЭЦВ соответствующее значение фиксированной частоты (из таблицы 4 или по формуле 1).

Убедиться, что для любой из частот коэффициент передачи S12, отображаемый АЭЦВ, максимален при настройках, соответствующих таблице 4, и снижается при отстройке частоты Frf in на значение BW/Nj как вверх, так и вниз по частоте. Следовательно, тестируемый измерительный приемник порта 1 АЭЦВ настроен на частоту Fcbh=Frf*Ni.

• 83.8 На базовом блоке АЭЦВ установить режим измерения S22 LinMag. Ширину пропускания фильтра ПЧ при этом не изменять. К тестовому порту МРЧД2 присоединить короткозамыкатель из соответствующего калибровочного набора и поочередно при помощи вспомогательного генератора (Frf in) устанавливать минимальное и максимальное значения частоты для выбранного тракта передачи.

  

Рисунок 5 - Схема определения номера гармоники смесителя N2

Убедиться, что для любой из частот коэффициент передачи S22, отображаемый АЭЦВ, максимален при настройках, соответствующих таблице , и снижается при отстройке частоты Frfin на значение BW/Ni как вверх, так и вниз по частоте. Следовательно, тестируемый измерительный приемник порта 2 АЭЦВ настроен на частоту Fcb4⁼FrfNi.

• 8.3.9 Для определения номера гармоники N2 используемых в МРЧД смесителей необходимо соединить приборы в соответствии с рисунком и перевести АЭЦВ в режим измерения на фиксированной частоте (Sweep - Sweep Type - CW Mode).

• 8.3.10  Выполнить настройки АЭЦВ и МРЧД обеспечивающие генерацию минимальной частоты для выбранного тракта передачи.

• 8.3.11  Значение выходной мощности АЭЦВ установить максимальным.

• 8.3.12  Анализатор спектра настроить на прием центральной частоты 279 МГц и установить полосу обзора 300 МГц.

• 8.3.13  Установить значение частоты генератора (Flo) в соответствии с формулой (3):

F - ^^{свч +}                                (ъх

^N2

где Flo - значение частоты включенного в качестве гетеродина генератора;

Fcbh - установленная на АЭЦВ частота;

Fnq - значение промежуточной частоты (по умолчанию - 279 МГц);

N2 - номер гармоники в соответствии с таблицей.

• 8.3.14  Установить значение мощности генератора (Plo) из диапазона значений 5-10 дБм и включить мощность генератора.

• 8.3.15  Наблюдать на экране анализатора спектра появление сигнала и измерить его частоту анализатором спектра, установив маркер в режим измерения частоты с разрешением 1 Гц.

• 8.3.16  Убедиться в правильности определения номера гармоники N2. Для этого увеличить частоту генератора сигналов на AF=10MTn. При этом значение измеряемой анализатором спектра промежуточной частоты должно увеличится на (AF N2) МГц.

• 8.3.17  Зафиксировать в рабочем журнале установленное значение частоты Fcbh АЭЦВ, значение частоты Flo генератора сигналов E8257D, частоту, измеренную анализатором спектра Fnn и подтвержденный экспериментально номер гармоники N2.

• 8.3.18  Повторить пункты 8.3.10 - 8.3.17 для максимальной частоты выбранного тракта передачи.

• 8.3.19  Результаты поверки считать положительными, если для поверяемого МРЧД коэффициенты N1 и N2 определяются единственным образом и совпадают с соответствующими значениями таблицы 4.

В этом случае значение частоты на выходе тестового порта МРЧД рассчитывается по формуле (1), а относительная погрешность установки частоты на выходе тестового порта МРЧД совпадает с относительной погрешностью источника опорной частоты применяемого АЭЦВ.

• 8.4 Определение присоединительных размеров коаксиальных соединителей и размеров отрезков волноводных линий из состава калибровочных наборов

  • 8.4.1 Определение присоединительных размеров коаксиальных соединителей выполняется только для опций WCA 50-75 или WCA 75-110.

  • 8.4.2 Для опций WCA 50-75 и WCA 75-110 измерить с помощью координатноизмерительной машины оптическим способом диаметры внутреннего d и внешнего D проводников, а также значение рецессии каждого коаксиального соединителя (см. Рисунок 6).

    

Рисунок 6 - Контролируемые размеры коаксиальных соединителей 1мм.

• 8.4.3 Измерить при помощи координатно-измерительной машины геометрические размеры отрезков волноводных линий из состава калибровочных наборов, предназначенных для калибровки поверяемых МРЧД по волноводному порту.

Длину широкой (а) и узкой (Ь) стенок волновода измерять оптическим способом.

Длину отрезка (L) измерять контактным способом.

• 8.4.4 Результат поверки считать положительным если:

- размер d внутреннего проводника находится в допуске 0,434±0,005 мм;

-размер D внешнего проводника находится в допуске 1,000±0,005 мм;

- значение рецессии любого соединителя неотрицательно (соединительная плоскость внутреннего проводника расположена глубже чем соединительная плоскость внешнего проводника или совпадает с ней);

- размеры a, b, L соответствуют допускам, указанным в таблице 5. Таблица 5 - Геометрические размеры отрезка волноводной линии

• 8.5 Определение мощности выходного сигнала

  • 8.5.1 Выполнить соединение МРЧД и АЭЦВ.

  • 8.5.2 Руководствуясь РЭ, установить на базовом блоке АЭЦВ режим работы на фиксированной частоте и провести настройки на АЭЦВ и МРЧД, обеспечивающие генерацию максимальной непрерывной выходной мощности в поверяемом канале. Для этого в меню Channel-Mode-Port Config необходимо отключить все каналы кроме того на котором проводятся измерения (см. рисунок 7).

  • 8.5.3 Подключить к измерительному порту МРЧД соответствующий выбранному сечению волновода ваттметр СВЧ.

Рисунок 7 - Настройка конфигурации портов.

Таблица 6

User Dei

_

Результаты измерений зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.5.4 При использовании опций WCA 50-75 и WCA 75-110 (переходы волноводнокоаксиальные (ПВК)) совместно с соответствующими МРЧД, а именно: ZVA-Z75 опция WCA 50-75, ZC75 опция WCA 50-75, ZVA-Z110 опция WCA 75-110, ZVA-Z110Е опция WCA 75-110, ZC110 опция WCA75-110, мощность на коаксиальном выходе на частотах, соответствующих таблице 6 определяется по формуле (4):

^коакс ⁼ ^волн + 10 • lg ((1 — 5^) ■ Sfl)»        0)

где Ркоакс - мощность на коаксиальном выходе, дБ (1мВт);

Рволн - мощность на волноводном выходе соответствующего МРЧД, дБ (1мВт);

Si 1 - модуль коэффициента отражения ПВК (данные определяются в п. 8.11);

S21 - модуль коэффициента передачи ПВК (данные определяются в п. 8.11).

• 8.5.5 Результаты поверки МРЧД считать положительными, если измеренные значения его выходной мощности на всех частотах У- выше или равны соответствующему значению таблицы 7.

Таблица 7

Продолжение таблицы 7

• 8.6 Определение диапазона и абсолютной погрешности измерений модуля комплексного коэффициента передачи S21, S12

  • 8.6.1 Данный пункт методики поверки выполнять при наличии пары однотипных МРЧД.

  • 8.6.2 Определение диапазона измерений от 0 дБ до минус 60 дБ осуществляется в ходе определения погрешности измерения модуля ККП.

  • 8.6.3 Собрать схему измерений в соответствии с рисунками 3 и 8. Ослабление встроенных в МРЧД аттенюаторов и поляризационного аттенюатора при этом установить равным 0 дБ. Выполнить полную двухпортовую TRL калибровку по плоскости между выходом направленного ответвителя (НО) и входом соответствующего диапазону частот поляризационного аттенюатора (см. п. 3.2).

    

Рисунок 8 - Схема определения диапазона и абсолютной погрешности измерений модуля комплексного коэффициента передачи S21, S12

• 8.6.4 Определение верхней границы измерений модуля ККП равного 0 дБ проводить путём непосредственного соединения портов в плоскостях, для которых выполнена калибровка (см. п. 8.6.3). Для этого соединить откалиброванные порты друг с другом. Считать и зафиксировать показания модулей S12 и S21 АЭЦВ в рабочем журнале.

• 8.6.5 Установить АЭЦВ в режим отображения модулей al, Ь2, источник сигнала - порт 1 (для получения значений модуля S21) или - а2, Ы, источник сигнала — порт 2 (для получения значений модуля S12) и установить режим работы на фиксированной частоте (CW mode) соответствующей нижней частоте каждого поверяемого МРЧД (см. колонку 3 таблицы 7).

• 8.6.6 Включить мощность на тестовом порту 1 (2) и зафиксировать в рабочем журнале показания al, Ъ2, Ро (начальное показание ваттметра).

• 8.6.7 Рассчитать значение модуля S21 (S12) по формулам (5), (6):

|S₂₁| = 20-lgg;

|Si₂| = 20-lgjg.

• 8.6.8 Рассчитать значение абсолютной погрешности измерения модуля S21 (S12) по формуле (7):

^д|8₁₂|= 0 + |S₁₂|.

Результаты расчётов зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.6.9 Установить при помощи встроенного в МРЧД аттенюатора порта 1 значение Р20 ваттметра на 20 дБ ниже чем ранее отображаемое им значение Ро. Зафиксировать показания al (а2), Ь2 (bl), Р20 в рабочем журнале.

• 8.6.10  Рассчитать значение модуля S21 по формуле (5) (или модуля S12 по формуле (6)). Рассчитать значение L20 по формуле (8):

1*20 = Ю • lg                                  (8)

Результаты расчётов зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.6.11  Рассчитать значение абсолютной погрешности измерения модуля S21 (S12) по формуле (9):

^jsi2|⁼ 0 + ^20 + 1*5121-                         (9)

Результаты расчёта зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.6.12  Вернуть встроенный в МРЧД аттенюатор порта 1 в исходное положение и убедиться, что значение мощности, отображаемое ваттметром, совпало с Ро. Изменением ослабления поляризационного аттенюатора установить значение Ь2 (Ы) ранее зафиксированное для значения ослабления «20 дБ».

• 8.6.13  Установить при помощи встроенного в МРЧД аттенюатора порта 1 значение Р20 ваттметра на 20 дБ ниже чем ранее отображаемое им значение Ро. Зафиксировать показания al (а2), Ь2 (bl), Р40 в рабочем журнале.

• 8.6.14  Рассчитать значение модуля S21 по формуле (4) (или модуля S12 по формуле (5)). Рассчитать значение L40 по формуле (10):

= Ю • lg                                (10)

Результаты расчётов зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.6.15  Рассчитать значение абсолютной погрешности измерения модуля S21 (S12) по формуле (11):

Ajs⁰i2|⁼ 0 + ^2о+^4о + |5₁₂|.                  (И)

Результаты расчёта зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.6.16  Вернуть выходной аттенюатор в исходное положение и убедиться, что значение мощности, отображаемое ваттметром, совпало с Ро. Изменением ослабления поляризационного аттенюатора установить значение Ь2 (Ы) ранее зафиксированное для значения ослабления «40 дБ».

• 8.6.17  Установить при помощи выходного аттенюатора порта 1 значение Р20 ваттметра на 20 дБ ниже чем ранее отображаемое им значение Ро. Зафиксировать показания al (а2), Ь2 (Ы), Рбо в рабочем журнале.

• 8.6.18  Рассчитать значение модуля S21 по формуле (4) (или модуля S12 по формуле (5)).

• 8.6.19  Рассчитать значение Leo по формуле (12):

Ьбо = Ю ■ lg                                (12)

^60

Результаты расчётов зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.6.20  Рассчитать значение абсолютной погрешности измерения модуля S21 (S12) по формуле:

Afsi2|" 0 + Дго+^чо+^ео + 1*^12 Ь

Результаты расчёта зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.6.21  Вернуть выходной аттенюатор в исходное положение и убедиться, что значение мощности, отображаемое ваттметром, совпало с Ро.

• 8.6.22  Выполнить п. п. 8.6.5-8.6.21.

• 8.6.23  Повторить процедуру по пунктам 8.6.5-8.6.22 для проверки правильности обратного включения направленного ответвителя и аттенюатора.

• 8.6.24  Результат поверки считать положительным, если:

• - в диапазоне измерений модуля S21 (S12) от 0 до минус 40 дБ включ. значения AIS12P Ajs°i2p A|S12| находятся в пределах ±0,2 дБ;

• - в диапазоне измерений модуля S21 (S и) от минус 40 до минус 60 дБ включ. значения Afs°i2| находятся в пределах ±0,4 дБ.

• 8.7 Определение диапазона и абсолютной погрешности измерений фазы комплексного коэффициента передачи S21, S12*

  • 8.7.1 Определение диапазона измерений фазы комплексного коэффициента передачи S21, S12 проводить путём изменения электрической длины тракта передачи с одновременным измерением фазы ККП на крайних частотах диапазона частот выбранных МРДЧ. Для этого необходимо настроить АЭЦВ для измерения фазы коэффициента передачи, установить маркеры на границы диапазона частот, а затем разъединить и медленно отдалять тестовые порты друг от друга вдоль осевой линии волновода.

  • 8.7.2 Результат поверки считать положительным, если измеряемая АЭЦВ фаза ККП при разведении портов изменяется в диапазоне значений от 0 до 360 градусов на нижней и верхней частотах диапазона частот выбранных МРДЧ.

  • 8.7.3 Определение абсолютной погрешности измерений фазы комплексного коэффициента передачи S21, S12 проводить с использованием отрезка волноводной линии с известным значением фазы ККП (фд) рассчитанным по формуле (14) и поляризационного аттенюатора на нижней и верхней частотах диапазона частот выбранных МРДЧ. Для выполнения измерений использовать схему, приведённую на рисунке 9.

    360

    
    

где f - частота (Гц);

• 1 - длина отрезка (м);

с - скорость света (м/с);

а - длина широкой стенки волновода (м).

Длину отрезка и длину широкой стенки волновода измерить при помощи координатноизмерительной машины (КИМ) с погрешностью не более ±5 мкм.

• 8.7.4 Включить в схему измерения ККП соответствующий диапазону частот поляризационный аттенюатор (см. п. 3.2) и установить на нём значение ослабления 0 дБ. Провести полную двухпортовую TRL-калибровку с учётом аттенюатора. Зафиксировать начальное значения фазы ККП (фо) по маркеру АЭЦВ в рабочем журнале для значений ослаблений аттенюатора 0,40 и 60 дБ.

• 8.7.5 Подключить отрезок линии и повторить измерение фазы ККП (ф1) для значений ослаблений аттенюатора 0,40 и 60 дБ. Результаты измерений занести рабочий журнал.

  МРЦД1

  г I I

  1 I

  I

  _____i______

  I

  I

  Отрезок линии

  I i

  -----_r-----

  

| Плоскость

калибровки

Рисунок 9 - Схема определения абсолютной погрешности измерений фазы комплексного коэффициента передачи S21, S12

• 8.7.6 Для каждого значения частоты и ослабления аттенюатора вычислить значение абсолютной погрешности измерения фазы ККП Л<р, в градусах, по формуле (15):

Дф =   - Фо - #>д.                       (15)

• 8.7.7 Результаты поверки считать положительными если:

• - в диапазоне значений ККП от 0 до минус 40 дБ включ. значение Д<р находится в пределах ±2°;

• - в диапазоне значений ККП от минус 40 дБ до минус 60 дБ включ. значение Дф находится в пределах ±4°.

• 8.8  Определение диапазона измерений модуля комплексного коэффициента отражения Бц, S22 (ККО) в режиме однопортовой и двухпортовой калибровок

  • 8.8.1 В соответствии с руководством по эксплуатации, подготовить АЭЦВ для работы в полном диапазоне частот поверяемого МРЧД, в режиме Бц (LinMag).

  • 8.8.2 Выполнить полную однопортовую или двухпортовую калибровку в плоскости тестового порта МРЧД с помощью соответствующего калибровочного набора (см. таблицу 1).

  • 8.8.3 Результаты калибровки зафиксировать в рабочем журнале.

  • 8.8.4 Подключить к тестовому порту МРЧД меру «короткое замыкание», из соответствующего калибровочного набора и зафиксировать в рабочем журнале показания АЭЦВ при помощи функции маркера, во всём рабочем диапазоне частот МРЧД.

  • 8.8.5 Результаты поверки по верхней границе диапазона измерений модуля ККО считать положительными, если значения модуля комплексного коэффициента отражения Бц не менее 0,92 во всём диапазоне частот.

  • 8.8.6 Подключить к тестовому порту МРЧД меру «согласованная нагрузка», из соответствующего калибровочного набора и зафиксировать в рабочем журнале показания АЭЦВ при помощи функции маркера, во всём рабочем диапазоне частот МРЧД.

  • 8.8.7 Результаты поверки по нижней границе диапазона измерений модуля ККО считать положительными, если значения модуля комплексного коэффициента отражения Бц не превышают 0,1 во всём диапазоне частот.

• 8.9  Определение абсолютной погрешности измерений модуля комплексного коэффициента отражения Бц в режиме однопортовой и двухпортовой калибровок

  • 8.9.1 В соответствии с руководством по эксплуатации, подготовить АЭЦВ для работы в полном диапазоне частот поверяемого МРЧД, в режиме Бц (Lin Mag).

  • 8.9.2 Определение абсолютной погрешности измерений модуля комплексного коэффициента отражения Бц при двухпортовой и однопортовой калибровках выполнять с использованием аттенюатора поляризационного нагруженного на меру короткое замыкание (далее многозначная мера) на крайних частотах диапазона частот МРЧД. Модуль коэффициента отражения такой меры (опорное значение) определить по формуле ( (16).

    itfd =    4

    $12‘$2ГГкз|

    1-$22'^ГКЗ I

где Sxx - элементы матрицы рассеяния четырёхполюсника (аттенюатора);

Гкз - коэффициент отражения короткозамыкателя (1x3=1).

8.93 Выполнить полную двухпортовую калибровку в плоскости соединения тестовых портов МРЧД с помощью соответствующего калибровочного набора (см. таблицу 1).

Результаты калибровки зафиксировать в рабочем журнале.

Примечания

• 1 В процессе проведения калибровки и в процессе последующих измерений, изменение температуры окружающего воздуха не должно превышать ±1 °C.

• 2 Подключение калибровочных мер проводить с использованием ключа тарированного из набора калибровочных мер.

• 3 Устанавливать количество точек таким, чтобы частоты измерений и частоты поверки эталонных мер КО и ККП совпадали,

• 4 Для исключения погрешности интерполяции между точками, установить полосу ПЧ 10 Гц, усреднение 5.

• 8.9.4 Установить в разрыв между портами поляризационный аттенюатор из состава многозначной меры и вращением регулировочного винта аттенюатора в режиме измерения коэффициента передачи S21 установить S21 равным 3 дБ. Измерить S-параметры (Sn, S21, S12, S22) поляризационного аттенюатора (в комплексном виде). Измеренные значения (для крайних частот диапазона частот МРЧД) зафиксировать в рабочем журнале, а положение регулировочного винта аттенюатора больше не изменять.

• 8.9.5 Отключить от аттенюатора второй порт МРЧД и вместо него присоединить короткозамыкатель из соответствующего калибровочного набора. Измерить Sn на крайних частотах диапазона частот МРЧД и зафиксировать измеренные значения в рабочем журнале.

• 8.9.6 Вычислить значение абсолютной погрешности измерений ASn по формуле (17)

A5₁₁ = |S₁^H₁-S₁°₁|,                            (17)

Результаты вычислений занести в рабочий журнал.

• 8.9.7 Отсоединить от первого порта МРЧД многозначную меру (положение регулировочного винта при этом не изменять) и выполнить полную однопортовую калибровку в плоскости тестового порта МРЧД с помощью соответствующего калибровочного набора (см. таблицу 1).

• 8.9.8 Присоединить многозначную меру к откалиброванному порту МРЧД, измерить Sn и зафиксировать измеренное значение в рабочем журнале.

• 8.9.9 Вычислить значение абсолютной погрешности измерений ASn при однопортовой калибровке по формуле (17). Результаты вычислений занести в рабочий журнал.

• 8.9.10  Результаты поверки считать положительными, если:

• - для двухпортовой калибровки TRL значения ASn находятся в пределах ±(0,01+0,01|S₁i| + 0,01|S₁i|²);

• - для полной однопортовой калибровки значения ASn находятся в пределах ±(0,03 + 0,02|Sn| + O,O3|S,1|²).

• 8.10 Определение диапазона и погрешности измерений фазы комплексного коэффициента отражения Sn, S22 в режиме однопортовой и двухпортовой калибровок

  • 8.10.1  В соответствии с руководством по эксплуатации, подготовить АЭЦВ для работы в полном диапазоне частот поверяемого МРЧД, в режиме Sn (Phase).

  • 8.10.2  Выполнить полную однопортовую калибровку в плоскости тестового порта МРЧД с помощью соответствующего калибровочного набора (см. таблицу 1).

  • 8.10.3  Для определения диапазона измерений фазы КО подключить к тестовому порту МРЧД меру «короткое замыкание» из соответствующего калибровочного набора и при помощи функции маркера настроить отображение значений фазы КО на крайних частотах диапазона частот МРЧД. Отсоединить меру КЗ от измерительного порта и параллельным переносом плавно смещать её вдоль оси волновода. Наблюдать на АЭЦВ изменение значений фазы КО на крайних частотах диапазона частот.

  • 8.10.4  Результаты поверки диапазона измерений фазы КО считать положительными, если значения фазы комплексного коэффициента отражения Su на крайних частотах диапазона частот достигают предельных значений минус 180 градусов и 180 градусов (или ноль и 360 градусов).

  • 8.10.5  Определение абсолютной погрешности измерений фазы (А<р) комплексного коэффициента отражения Su необходимо проводить путём сравнения соответствующих расчётных и измеренных значений.

  • 8.10.6  Провести измерение модуля (|Sn|) и фазы (<pH=arg(Sn)) КО меры короткого

замыкания, включённой через отрезок линии из соответствующего калибровочного набора на крайних частотах диапазона частот МРЧД. Результат измерений зафиксировать в рабочем журнале.                                                                      *

• 8.10.7  Рассчитать действительное значение фазы КО составной меры по формуле (18)

Фко == 2 ■ фд — 180,                          (18)

где (рд- расчётное значение фазы коэффициента передачи отрезка линии вычисленное по формуле (14).

• 8.10.8  Рассчитать значение абсолютной погрешности измерений фазы комплексного коэффициента отражения Su по формуле (19)

Дф = <р_и-Фко»                         (19)

• 8.10.9  Результаты поверки считать положительными, если:

• - выполняется п. 8.10.4;

• - выполняется неравенство

\Д<р\ < |57arcSin(|AS₁₁|/|S₁il)|,            ’ (20)

• 8.11 Определение диапазона и погрешности измерений модуля и фазы комплексных коэффициентов отражения Su, S22 и передачи S21, S12 опций WCA 50-75 и WCA75-110 (опционально)

  • 8.11.1  Для работы с опцией WCА 50-75 или WCA 75-110 выбрать соответствующую пару МРЧД. Собрать измерительную установку в соответствии с рисунком 3. Настроить АЭЦВ для работы в полном диапазоне частот применяемых МРЧД. Установить количество частотных точек равным 201, ширину полосы пропускания фильтра BW установить равной 1 кГц и провести двухпортовую TRL-калибровку по выходам тестовых портов МРЧД. Сохранить калибровку в файле типа xx.zvx.

  • 8.11.2  Установить на выход порта 1 (2) переход волноводно-коаксиальный (опции WCA50-75(f) или WC А 75-110(f)) и провести двухпортовую калибровку UOSM (с использованием неизвестного адаптера) по коаксиальному выходу порта 1 (2) и волноводному выходу порта 2 (1) при помощи соответствующих калибровочных наборов (см. таблицу 1). В качестве неизвестного адаптера при этом использовать ПВК WCA50-75(m) или WCA 75-110(т).

  • 8.11.3  Измерить S-параметры ПВК, участвующего в схеме как неизвестный адаптер и сохранить результат измерений в файле формата xx.s2p.

  • 8.11.4  Повторить действия п. п. 8.11.2-8.11.3 для опции WCA50-75(m) или WCA 75-110(т). Номера портов при этом использовать противоположные (указаны в скобках).

  • 8.11.5  Применить калибровку из файла xx.zvx, созданного в п. 8.11.1.

  • 8.11.6  Соединить установленные ПВК между собой по коаксиальным соединителям и применить функцию переноса плоскости калибровки АЭЦВ для обоих портов. Для этого выбрать команду Channel - Mode - Virtual Transform - Deembedding at Single Ended Port. В качестве исходных данных для учёта характеристик применяемого ПВК использовать данные из сохранённых ранее файлов xx.s2p. Для каждого порта выполнить загрузку данных из соответствующего xx.s2p файла и активировать режим переноса плоскости калибровки установкой метки в поле Deembedded DUT. Плоскости калибровки при этом будут перенесены на коаксиальные выходы.

  • 8.11.7  Измерить S-параметры виртуального четырехполюсника нулевой длины (потери и набег фазы отсутствуют) «установленного» между плоскостями калибровки коаксиальных соединителей.

  • 8.11.8  Зафиксировать в рабочем журнале максимальное отклонение в полосе частот:

• - модулей коэффициентов передачи IS211 и |S п| от 0 дБ;

• - фазы коэффициентов передачи arg(S2i) и arg(S 12) от 0 градусов.

• 8.11.9  Разъединить коаксиальные соединители друг от друга и установить на их выходах нагрузки короткозамкнутые из калибровочного набора ZV-Z210.

• 8.11.10 Зафиксировать в рабочем журнале максимальное отклонение в полосе частот:

• - модулей коэффициентов отражения |Sn| и IS22I (в дБ) от номинальных значений;

• - фазы коэффициентов отражения arg(Sn) и arg(S22) (в градусах) от номинальных значений.

• 8.11.11 Повторить действия п. п. 8.11.1 -8.11.10 для опции в другом частотном диапазоне.

• 8.11.12 Результат поверки считать положительным если для каждой из опций:

• - значение абсолютной погрешности измерения модуля коэффициента передачи (IS211 или IS12I) не превышает ±0,2 дБ для диапазона значений от 0 до минус 40 дБ включ. и не превышает ±0,4 дБ для диапазона значений от минус 40 до минус 60 дБ включ.;

• - значение абсолютной погрешности измерения фазы коэффициента передачи (arg(S2i) и arg(S]2)) не превышает ±2 градуса для диапазона значений от 0 до минус 40 дБ включ. и не превышает ±4 градуса для диапазона значений от минус 40 до минус 60 дБ включ.;

• - значение абсолютной погрешности измерения модуля коэффициента отражения |Sn| и IS22I находится в пределах ±(0,03 + 0,02|Su| + 0,03|Sn|²);

• - значение абсолютной погрешности измерения фазы коэффициентов отражения arg(Sn) и arg(S22) не превышает ±57-arcSin(|ASn|/|Sn|).

• 8.12 Определение среднеквадратического значения шумов измерительной трассы по коэффициенту отражения при ширине полосы пропускания фильтра ПЧ 10 Гц

  • 8.12.1 Собрать измерительную установку в соответствии с рисунком 3. Настроить АЭЦВ для работы в полном диапазоне частот применяемого МРЧД. Установить требуемое количество частотных точек, ширину полосы пропускания фильтра BW установить равной 10 Гц и провести двухпортовую TRL-калибровку по выходам тестовых портов МРЧД.

    Таблица 8

    Тип конвертера (МРЧД)	f*GENl, ГГЦ	5sen2, ГТц	ГГц
    ZVA-Z75, ZC75	50	60,00	75
    ZC78	53,57	63,63	78,33
    ZVA-Z110, ZVA-Z110E, ZC110	75	89,19	110
    ZC118	78,33	94,19	118,1
    ZVA-Z170, ZC170	110	133,57	170
    ZC178	118,1	142,12	178,4
    ZC220	140	180	220

    8.12.2 Подключить к измерительным портам МРЧД нагрузку короткозамкнутую из

    соответствующего калибровочного набора.

    8.12.3 На базовом блоке АЭЦВ выполнить следующие установки: [Meas: Wave Quantities: b# Src Port #]

    [Meas Bandwidth: 10 Hz]

    [Sweep: Sweep type: CW Mode: CW Frequency: {foEN}]

[Measure: Wave Quantities: More Wave Quantities: Properties: Detector: RMS Meas Time: 0.5s]

[Sweep: Single: Restart]

Измерение провести на частотах, указанных в таблице 8.

• 8.12.4  Выполнить измерения для расчета статистики трассы по параметру среднеквадратического значения.

Результат зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.12.5  Результаты поверки считать положительными, если среднеквадратическое значение шумов измерительной трассы при измерении модуля коэффициента отражения не более ОД дБ, а среднеквадратическое значение шумов измерительной трассы при измерении фазы коэффициента отражения не более 1 градуса.

• 8.13 Определение динамического диапазона при ширине полосы пропускания фильтра ПЧ

10 Гц

• 8.13.1  Динамический диапазон определяется как разность в логарифмической шкале между максимальным уровнем на измерительном приёмнике (полное отражение) и уровнем его собственных шумов.

• 8.13.2  Провести следующие настройки АЭЦВ:

[Meas: Wave Quantities: b# Src Port #]

[Meas Bandwidth: 10 Hz]

[Measure: Wave Quantities: More Wave Quantities: Properties: Detector: RMS Meas Time: 0.5s]

[Sweep: Sweep type: Lin Frequency]

[Sweep: Single: Restart]

• 8.13.3  Провести двухпортовую TRL-калибровку тестовых портов МРЧД при помощи набора мер для калибровки, соответствующего размерам поперечного сечения применяемого волновода.

• 8.13.4  Соединить тестовые порты МРЧД друг с другом.

• 8.13.5  Значения максимальной выходной мощности определяется измерением модуля коэффициента передачи S12 или S21 (dBMag) в режиме качания частоты путём регистрации значений уровня мощности приёмника Ы (Ь2). Для этого сохранить трассу Ы (Ь2) в память АЭЦВ.

• 8.13.6  Для определения уровня собственных шумов системы расстыковать измерительные порты и подключить к тестовому порту МРЧД-1 согласованную нагрузку, а к МРЧД-2 - короткозамыкатель из состава калибровочного набора и сохранить трассу Ы ’ (Ь2’) в память АЭЦВ.

• 8.13.7  Средствами автоматизации вычислений АЭЦВ провести расчёт разности трасс Ы и ЬГ (Ь2 и Ь2’). Минимальное значение зафиксировать в рабочем журнале.

• 8.13.8  Перевести АЭЦВ в режим измерения S12 и повторить пункты 8.13.5 - 8.13.7, присоединяя теперь короткозамыкатель к тестовому порту МРЧД-1, а согласованную нагрузку -к МРЧД-2.

• 8.13.9  Выполнить п. п. 8.13.1 -8.13.8 для всех МРЧД.

• 8.13.10 Результаты поверки считать положительными, если динамический диапазон любого из поверяемых МРЧД не менее 90 дБ.

• 9.1  МРЧД признается годным, если в ходе поверки все результаты положительные.

• 9.2  На МРЧД, который признан годным, выдается Свидетельство о поверке по установленной

  форме.

Знак поверки наносить в виде наклейки или оттиска клейма поверителя на свидетельство о поверке.

• 9.3 МРЧД, имеющий отрицательные результаты поверки в обращение не допускается, и на него выдаётся Извещение о непригодности к применению с указанием причин непригодности.

Начальник НИО-1 ФГУП «ВНИИФТРИ»

Старший научный сотрудник

НИО-1 ФГУП «ВНИИФТРИ»

О.В. Каминский

В.И. Пругло