Методика поверки «ГСОЕИ. Синтезаторы частот RFS40-TR, RFS40, RFS40-2, RFS40-3, RFS40-4» (ПР-15-2020МП)

Государственная система обеспечения единства измерений

Акционерное общество «Приборы, Сервис, Торговля» (АО «ПриСТ»)

УТВЕРЖДАЮ

Главный м

2020 г.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Синтезаторы частот RFS40-TP, RFS40, RFS40-2, RFS40-3, RFS40-4

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ ПР-15-2020МП г. Москва 2020 г.

Настоящая методика устанавливает методы и средства первичной и периодических поверок синтезаторов частот RFS40-TP, RFS40, RFS40-2, RFS40-3, RFS40-4, изготовленных «AnaPico AG», Швейцария.

Синтезаторы частот RFS40-TP, RFS40, RFS40-2, RFS40-3, RFS40-4 (далее — синтезаторы) предназначены для формирования немодулированных электромагнитных колебаний и электромагнитных колебаний с различными видами модуляции в диапазоне частот от 8 кГц или 100 кГц до 40 ГГц.

Интервал между поверками 1 год.

Периодическая поверка синтезаторов в случае их использования на меньшем числе выходных каналов, по отношению к указанным в разделе «Метрологические и технические характеристики» описания типа, допускается на основании письменного заявления владельца синтезаторов, оформленного в произвольной форме. Соответствующая запись должна быть сделана в свидетельстве о поверке синтезаторов.

Таблица 1 - Операции поверки

Очередность выполнения пунктов - произвольная. В случае выявления несоответствия требованиям в ходе выполнения любой операции, указанной в таблице 1, поверяемый синтезатор бракуется, поверка прекращается, и на него оформляют извещение о непригодности.

• 2.1 При проведении поверки должны применяться средства поверки, перечисленные в таблицах 2 и 3.

• 2.2 Допускается применять другие средства поверки, обеспечивающие измерение значений соответствующих величин с требуемой точностью (погрешность измерений должна быть минимум в 3 раза ниже чем у поверяемых СИ).

• 2.3 Все средства поверки должны быть исправны, поверены и иметь свидетельства (отметки в формулярах или паспортах) о поверке.

Таблица 2 - Основные средства поверки

Таблица 3 - Вспомогательные средства поверки для контроля параметров окружающей среды и электропитания

3 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ПОВЕРИТЕЛЕЙ

К поверке допускаются лица, изучившие эксплуатационную документацию на поверяемые средства измерений, эксплуатационную документацию на средства поверки и соответствующие требованиям к поверителям средств измерений согласно ГОСТ Р 56069-2018.

• 4.1 При проведении поверки должны быть соблюдены требования ГОСТ 12.27.0-75, ГОСТ 12.3.019-80, ГОСТ 12.27.7-75, требованиями правил по охране труда при эксплуатации электроустановок, утвержденных приказом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 24 июля 2013 г № 328Н.

• 4.2 Средства поверки, вспомогательные средства поверки и оборудование должны соответствовать требованиям безопасности, изложенным в руководствах по их эксплуатации.

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха, °C................................................23±5;

• - относительная влажность, %.................................................................до 80;

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

• - напряжение сети, В...............................................................230±30;

• - частота сети, Гц...................................................................50±0,5

• 6.1   Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

• - проведены технические и организационные мероприятия по обеспечению безопасности проводимых работ в соответствии с действующими положениями ГОСТ 12.27.0-75;

• -  проверить наличие действующих свидетельств поверки на основные и вспомогательные средства поверки.

• 6.2 Средства поверки и поверяемый прибор должны быть подготовлены к работе согласно их руководствам по эксплуатации и выдержаны во включенном состоянии не менее 30 минут.

• 6.3  Проверено наличие удостоверения у поверителя на право работы на электроустановках с напряжением до 1000 В с группой допуска не ниже III.

• 6.4 Контроль условий проведения поверки по пункту 5 должен быть проведен перед началом поверки.

• 7 ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

• 7.1.1 Провести визуальный контроль чистоты и целостности всех соединителей поверяемого синтезатора. В случае обнаружения посторонних частиц провести чистку соединителей.

• 7.1.2 Провести визуальный контроль целостности кабелей питания и кабеля для связи с ПК.

• 7.1.3 Проверить отсутствие механических повреждений, шумов внутри корпуса, обусловленных наличием незакрепленных деталей, следов коррозии металлических деталей и следов воздействия жидкостей или агрессивных паров, целостность лакокрасочных покрытий, сохранность маркировки и пломб.

Примечание: к механическим повреждениям относятся глубокие царапины, деформации на рабочих поверхностях центрального или внешнего проводников соединителей, вмятины на корпусе синтезатора, а также другие повреждения, непосредственно влияющие на технические характеристики синтезатора.

• 7.1.4 Результаты выполнения операции считать положительными, если:

• - кабель питания и кабель для связи с ПК не имеют повреждений;

• - отсутствуют механические повреждения на соединителях и корпусе поверяемого синтезатора;

• - отсутствуют шумы внутри корпуса, обусловленные наличием незакрепленных деталей;

• - отсутствуют следы коррозии металлических деталей и следы воздействия жидкостей или агрессивных паров;

• - лакокрасочные покрытия не повреждены;

• - маркировка, нанесенная на поверяемый синтезатор, разборчива;

• - пломбы не нарушены.

• 7.2.1 Подключить синтезатор к ПК через любой имеющийся интерфейс связи с ПК в соответствии с РЭ.

• 7.2.2 Установить программное обеспечение с цифрового носителя из состава поверяемого синтезатора.

• 7.2.3 Запустить ПО на ПК. Произвести подключение к поверяемому синтезатору в соответствии с РЭ.

• 7.2.4 Установить на синтезаторе настройки по умолчанию.

• 7.2.5 Проверить управление путем изменения настроек в различных режимах, включе-ние/отключение генерации СВЧ мощности путем нажатия на кнопку «RF» в программе, вклю-чение/отключение модуляции путем нажатия на кнопку «MOD» в программе. При включении генерации СВЧ мощности и включении модуляции соответствующие кнопки в программе должны поменять цвет на зеленый. Индикатор на передней панели возле СВЧ разъема, при включении генерации СВЧ мощности, должен быть зелёного цвета и светиться непрерывно без мигания.

• 7.2.6 Установить настройки по умолчанию.

• 7.2.7 Результаты проверки считать положительными, если ПО загружается, синтезатор реагирует на управление, в течение измерений не появляются сообщения об ошибках или ошибки устраняются перезагрузкой ПО, а индикаторы работают корректно.

Запустить ПО, произвести подключение к поверяемому синтезатору. Номер версии и наименование ПО отображаются в появившемся окне, как показано на рисунке 1.

HZ

mHz

MHZ

kHz

CONIHOLj CW CWDUAL SWhtF MODULAIION IttJ UitNCfc IKIGGtJl LIOUI Frequency

GHz

lev* AV Nrk'W*

DLG

A

Ld

Y

Результат считать положительным, если версия программного обеспечения соответствует данным, приведенным в таблице 4.

Таблица 4 - Идентификационные данные программного обеспечения

проводить при помощи частотомера универсальногоСОТ-90ХЬ с опцией 40G (далее -частотомер).

• 7.4.1 Подготовить синтезатор и частотомер в соответствии с руководством по эксплуатации на него.

• 7.4.2 Собрать измерительную схему, приведенную на рисунке 2. Подключение выхода синтезатора осуществлять ко входу 3 или 1 частотомера в зависимости от измеряемой частоты.

  

  э            А2

  RFOUT Ф Ж

  

А1 - ПК; А2 - поверяемый синтезатор; АЗ - частотомер; А4-стандарт частоты;

XW1 - переход 2,92, розетка - BNC, вилка (используется при подключении выхода синтезатора ко входу 1 или 2 частотомера); 1 - кабель с соединителями BNC, вилка; 2 - кабель с соединителями К(2,92), вилка.

Рисунок 2 - Схема определения погрешности установки частоты

• 7.4.3 Установить на синтезаторе параметры по умолчанию. Включить генерацию СВЧ мощности.

• 7.4.4 Установить значение фиксированной частоты 10 МГц и уровень выходной мощности минус 10 дБм.

• 7.4.5 Измерить выходную частоту синтезатора /изм (Гц) с помощью частотомера. Зафиксировать результат измерений.

• 7.4.6 Повторить действия по п. 4.9.4 и 4.9.5 для частот 8 кГц (с опцией 8К), 100 кГц, 1, 100, 1000, 3000, 6000, 12000, 20000, 33000, 40000 МГц.

• 7.4.7 Повторить измерения по п.п. 4.8.4-4.8.6 для всех выходных каналов синтезатора.

• 7.4.8 Выключить генерацию СВЧ мощности.

• 7.4.9 Рассчитать относительную погрешность установки частоты 8/ по формуле:

8f= (/уст—/изм)//изм,                                    (3)

где /изм - измеренное значение частоты, Гц;

/уст - установленное значение частоты, Гц.

• 7.4.10 Результаты поверки считать положительными, если относительная погрешность установки частоты 8/не превышает:

• - без опции LN: ±Г10‘⁶,

• - с опцией LN: ±3-10’⁷.

• 7.5 Проверка диапазона установки уровня выходной мощности и определение погрешности установки уровня выходной мощности проводить при помощи преобразователя измерительного термоэлектрического ваттметров поглощаемой мощности N8487A (далее - измеритель мощности)

  • 7.5.1 Подготовить к работе синтезатор и измеритель мощности в соответствии с руководством по эксплуатации на них. Провести калибровку преобразователя ваттметра вместе с переходником от внутреннего калибратора ваттметра согласно инструкции по эксплуатации.

  • 7.5.2 Собрать измерительную схему, приведенную на рисунке 3.

    

А1 - испытуемый синтезатор; А2 - преобразователь измерительный ваттметра;

АЗ - ПК; А4 - блок измерительный ваттметра; XW1 - переход 2,4 мм, розетка - К(2,92), вилка Рисунок 3 - Схема для определения погрешности установки уровня выходной мощности

• 7.5.3 Установить на синтезаторе параметры по умолчанию. Включить генерацию СВЧ мощности.

• 7.5.4 Проверить диапазон установки уровня выходной мощности путем установки крайних значений диапазона уровня мощности в диапазонах частот, приведенных в таблице 5, и сличением с показаниями ваттметра. Сличение проводить не менее чем на 2 частотах каждого диапазона частот (в начале и в конце диапазона), приведенного в таблице 5. Диапазон установки уровня мощности синтезатора должен быть не меньше значений, приведённых в таблице 5.

Таблица 5 - Параметры уровня выходного сигнала

• 7.5.5 Для определения погрешности установки уровня выходной мощности - установить значение частоты и уровня выходной мощности согласно таблицы 6. Измерить уровень выходной мощности синтезатора с помощью ваттметра. Зафиксировать показания ваттметра Рв (дБм).

Таблица 6 - Поверяемые точки при определении погрешности установки уровня выходной мощности

• 7.5.6 Выключить генерацию СВЧ мощности.

• 7.5.7 Рассчитать погрешность установки уровня выходной мощности, 5Руст, дБ, для каждой частоты и уровня мощности, по формуле:

<5Руст - Руст - Рв,                                   (4)

гдеРуст- установленное на синтезаторе значение выходной мощности, дБм,

Рв- показания ваттметра, дБм.

• 7.5.8 Повторить измерения по п.п. 7.5.2 - 7.5.8 для всех выходных каналов синтезатора.

• 4.9.9 Результаты поверки считать положительными, если диапазоны установки уровня выходной мощности соответствуют данным, приведенным в таблице 2, абсолютная погрешность установки уровня выходной мощности не превышает допускаемых пределов: ±1,2 дБ.

• 7.6 Определение относительных уровней гармонических и негармонических составляющих в спектре выходного сигнала (только при установленной опции FILT) проводить при помощи анализатора сигналов N903 О А (далее - анализатор спектра).

  • 7.6.1 Подготовить к работе синтезатор и анализатор спектра согласно руководству по эксплуатации на них.

  • 7.6.2 Собрать схему измерений в соответствии с рисунком 4.

г—»'С»ог  А1

RF OUT

А2

L-» Ю MHz

OUT

Al - поверяемый синтезатор; А2 - анализатор спектра; АЗ - ПК;

XW1 - переход 2,4 мм, вилка - К(2,92), вилка;

1 - кабель с соединителями BNC, вилка; 2 - кабель с соединителями 2,4, розетка.

Рисунок 4 - Схема для определения относительного уровня составляющих спектра выходного сигнала и параметров модулированных сигналов

7.6.3Установить на синтезаторе параметры по умолчанию. Включить генерацию СВЧ мощности.

• 7.6.4 Установить значение фиксированной частоты F равным 10 МГц и уровень выходной мощности 0 дБм.

• 7.6.5 В программе управления синтезатора включить синхронизацию от внешнего опорного генератора частотой 10 МГц.

7.6.7 Провести измерения относительного уровня составляющих спектра выходного сигнала синтезатора с помощью анализатора спектра, дБн (при измерении следует учесть неравномерность амплитудно-частотной характеристики используемого кабеля):

• - определить уровень основной гармоники выходного сигнала Lor, дБм;

• - определить уровни: таковых), дБм;

  Lr - гармонических составляющих на частотах Fr=n-F, дБм;

  Ьнг - негармонических составляющих на частотах, отличных от Fr (при обнаружении

где 7?g[2;3] - натуральные числа;

7.6.8 Вычислить относительные уровни каждой из составляющих, дБн, по формулам:

ДЬг

ДЬнг

• (5)

• (6)

• 7.6.9 Повторить 7.6.4 — 7.6.8 для частот 100, 1000, 2000, 4000, 5000, 10000 и 20000 МГц.

• 7.6.10 Повторить измерения по п.п. 7.6.2 - 7.6.9 для всех выходных каналов синтезатора.

• 7.6.11 Выключить генерацию СВЧ мощности на выходе синтезатора.

• 7.6.12 Результаты поверки считать положительными, если относительные уровни гармонических и не гармонических составляющих не превышают значений, приведенных в таблице 7.

Таблица 7 - Параметры спектра выходного сигнала

• 7.7 Определение относительной спектральной плотности мощности фазовых и амплитудных шумов выходного синусоидального сигнала проводить при помощи анализатора фазового шума FSWP26.

  • 7.7.1 Подготовить к работе анализатор фазового шума FSWP26 согласно руководству по эксплуатации на него.

  • 7.7.2 Собрать измерительную схему, приведенную на рисунке 5.

    

А1 - поверяемый синтезатор; А2 - анализатор фазового шума FSWP26; АЗ - ПК;

1 - кабель с соединителями BNC, вилка; 2 - кабель с соединителями 3,5, вилка.

Рисунок 5 - Схема для измерений относительной спектральной плотности мощности фазовых шумов выходного синусоидального сигнала

• 7.7.3 Установить на синтезаторе параметры по умолчанию. Включить генерацию СВЧ мощности.

• 7.7.4 Установить на синтезаторе:

• - значение фиксированной частоты F равным 10 МГц;

• - уровень выходной мощности: +10 дБм.

• 7.7.5 Установить на анализаторе фазового шума FSWP26:

• - режим работы: измерение спектральной плотности мощности фазовых шумов;

• - разрешение полосы пропускания (Res BW) 1 %

• - усреднение («avg factor»): 5;

• - усреднение («Averaging»): Вкл;

• - корреляция («согг factor»): 100;

• - ослабление входного аттенюатора: 0 дБ,

• - полоса анализа 26 ГГц.

• 7.7.6 Провести измерения относительной спектральной плотности мощности фазовых шумов выходного синусоидального сигнала с помощью анализатора фазового шума FSWP26 на частотах несущей и для значений отстроек, приведенных в таблице 8.

• 7.7.7 Повторить измерения по п.п. 7.7.2 - 7.7.6 для всех выходных каналов синтезатора.

• 7.7.8 Результаты поверки по данному пункту считать положительными, если относительная спектральная плотность мощности не превышает значений, приведенных в таблице 8.

Таблица 8 - Характеристика фазового шума

Продолжение таблицы 8

• 7.7.9 На анализаторе войти в меню «Overview», в открывшемся диалоговом окне выбрать режим «Analysis», выбрать в открывшейся таблице вертикальный столбец «Trace» и в ниспадающем меню установить режим «AM Noise».

• 7.7.10 Провести измерения относительной спектральной плотности мощности амплитудных шумов выходного синусоидального сигнала с помощью анализатора фазового шума FSWP26 на частоте несущей и для значений отстроек, приведенных в таблице 9.

• 7.7.11  Повторить измерения по п.п. 7.7.2 - 7.7.6 для всех выходных каналов синтезатора.

• 7.7.12 Результаты поверки по данному пункту считать положительными, если относительная спектральная плотность мощности амплитудных шумов не превышает значений, приведенных в таблице 9.

Таблица 9 - Характеристика амплитудного шума

Определение параметров режимов ЧМ и ФМ проводить при помощи измерителя параметров модуляции Boonton 8201 (далее -измеритель модуляции).

• 7.8.1 Подготовить к работе измеритель модуляции согласно руководству по эксплуатации на него.

• 7.8.2 Собрать схему измерений в соответствии с рисунком 6.

  

Al - поверяемый синтезатор; А2 - измеритель модуляции; АЗ - ПК;; А4-стандарт частоты;

XW1 - переход К(2,92), вилка - N, розетка;

1 - кабель с соединителями BNC, вилка; 2 - кабель с соединителями N, вилка. Рисунок 6 - Схема для определения параметров режимов ЧМ и ФМ

• 7.8.3 Выход синтезатора подключить на вход измерителя модуляции согласно инструкции по эксплуатации на измеритель. Полосу пропускания измерителя устанавливать в соответствии с частотой модуляции.

• 7.8.4 Для определения параметров в режиме ЧМ на синтезаторе установить режим внутренней ЧМ, девиацию частоты Af = 50 кГц, частоту модулирующего колебания 1 кГц, несущую 1 ГГц и уровень 0 дБм. На измерителе модуляции - режим ЧМ.

• 7.8.5 Провести измерения Af, повторить измерения для Af = 5 кГц, 10 кГц, 100 кГц.

• 7.8.6 Абсолютную погрешность установки Af вычислить по формуле (7):

А = Хуст -Хизм                                 (7),

где Хуст - значение, установленное на поверяемом синтезаторе;

Хизм -показания измерителя модуляции.

• 7.8.7 Повторить измерения по п.п. 7.8.3 - 7.8.6 для всех выходных каналов синтезатора.

• 7.8.8 Результаты поверки по данному пункту считать положительными, если полученные значения абсолютной погрешности установки Af не превышают допускаемых пределов: ±(0,05 Af+20) Гц.

• 7.8.9 Для определения параметров в режиме ФМ на синтезаторе установить режим внутренней ФМ, девиацию фазы А(р = 1 рад, частоту модулирующего колебания 1 кГц, несущую 1 ГГц и уровень 0 дБм. На измерителе модуляции - режим ФМ.

• 7.8.10 Провести измерения Аср, повторить измерения для Ар = 2, 5, 10 рад.

• 7.8.11 Абсолютную погрешность установки Ар вычислить по формуле (7).

• 7.8.12 Повторить измерения по п.п. 7.8.9 - 7.8.11 для всех выходных каналов синтезатора.

• 7.8.13 Выключить генерацию СВЧ мощности на выходе синтезатора.

Результаты поверки по данному пункту считать положительными, если полученные значения абсолютной погрешности установки А(р не превышают допускаемых пределов: ±(0,05-Ар + 0,01) рад.

• 7.9.1 Подготовить к работе анализатор спектра согласно руководству по эксплуатации на него.

• 7.9.2 Собрать схему измерений в соответствии с рисунком 4.

• 7.9.3 Установить на синтезаторе параметры по умолчанию. Включить генерацию СВЧ мощности.

• 7.9.4 Установить значение фиксированной частоты /травным 10 МГц и уровень выходной мощности 0 дБм.

• 7.9.5 В программе управления синтезатора включить синхронизацию от внешнего опорного генератора частотой 10 МГц.

• 7.9.6 Включить на синтезаторе импульсную модуляцию «Внешний источник модуляции».

• 7.9.7 Включить инверсию внешнего модулирующего сигнала (переключатель «Инверсия внешнего сигнала» в положении включено).

• 7.9.8 Установить на анализаторе спектра:

• - центральная частота: F;

• - полоса обзора: 1 МГц;

• - разрешение по частоте: 1 кГц;

• - опорный уровень: 5 дБм.

• 7.9.9 Провести измерения уровня сигнала в импульсе (Pon).

• 7.9.10 Выключить инверсию внешнего модулирующего сигнала (переключатель «Инверсия внешнего сигнала» в положении выключено).

• 7.9.11 Провести измерения уровня сигнала в паузе между импульсами (Poff).

• 7.9.12 Поочерёдно повторить пп. 7.9.2 - 7.9.11 для частот 400, 3000, 6000, 20000, 35000 МГц.

• 7.9.13 Вычислить уровень ослабления выходной мощности по формуле:

AP=Pon -Poff                                    (8)

• 7.9.14 Повторить измерения по п.п. 4.9.2 - 4.9.13 для всех выходных каналов синтезатора.

• 7.9.15 Выключить генерацию СВЧ мощности на выходе синтезатора.

Результаты испытаний считать положительными, если измеренное значение уровня ослабления выходной мощности в паузе между импульсами ДР не менее:

35 дБ в диапазоне частот до 20 ГГц включ.,

40 дБ в диапазоне частот св. 20 до 40 ГГц включ.

• 8.1 При положительных результатах поверки синтезаторов оформляется свидетельство о поверке в соответствии с приказом Минпромторга России от 02.07.2015 № 1815 "Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке".

• 8.2 При отрицательных результатах поверки средство измерений не допускается к дальнейшему применению, в паспорт (при наличии) вносится запись о непригодности его к эксплуатации, знак предыдущей поверки гасится, свидетельство о поверке аннулируется и выдается извещение о непригодности.

Начальник отдела испытаний АО «ПриСТ»