Методика поверки «Инструкция Измерители коэффициента шума N8973B, N8974B, N8975B, N8976В» (651-18-037 MП)

УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель генерального директора -заместитель по научной работе ФГУП «ВНИИФТРИ»

Инструкция

Измерители коэффициента шума N8973B, N8974B, N8975B, N8976B Методика поверки

651-18-037 МП г.п. Менделеево 2018 г.

• 1.1 Настоящая методика поверки распространяется на измерители коэффициента шума N8973B, N8974B, N8975B, N8976B (далее - измерители), и устанавливает порядок и объем их первичной и периодической поверок.

• 1.2 Интервал между поверками - 1 год.

• 1.3 Периодическая поверка средств измерений в случае их использования для измерений меньшего числа величин или на меньшем числе поддиапазонов измерений, по отношению к указанным в разделе «Метрологические и технические характеристики» Описания типа, допускается на основании письменного заявления их владельца, оформленного в произвольной форме. Соответствующая запись должна быть сделана в свидетельстве о поверке средства измерений.

• 2.1 При поверке анализаторов выполнить работы в объеме, указанном в таблице 1.

Таблица 1

• 2.2 При получении отрицательных результатов при выполнении любой из операций поверка прекращается и прибор бракуется.

• 3.1 При проведении поверки использовать средства измерений и вспомогательное оборудование, представленные в таблице 2.

Таблица 2      

• 3.2 Допускается использование других средств измерений, мер волнового сопротивления, аттенюаторов и вспомогательного оборудования, имеющих метрологические и технические характеристики не хуже характеристик приборов, приведенных в таблице 2.

• 3.3 Применяемые средства поверки должны быть утверждённого типа, исправны и иметь действующие свидетельства о поверке (отметки в формулярах или паспортах).

• 4.1 К проведению поверки анализаторов допускается инженерно-технический персонал со среднетехническим или высшим образованием, ознакомленный с руководством по эксплуатации (РЭ) и документацией по поверке, допущенный к работе с электроустановками и имеющие право на поверку (аттестованными в качестве поверителей).

• 5.1 При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности в соответствии с ГОСТ 12.3.019-80.

• 5.2 К работе с ваттметрами допускаются лица, изучившие требования безопасности по ГОСТ 22261-94, ГОСТ Р 51350-99, инструкцию по правилам и мерам безопасности и прошедшие инструктаж на рабочем месте.

• 5.3 При проведении поверки необходимо принять меры защиты от статического напряжения, использовать антистатические заземленные браслеты и заземлённую оснастку. Запрещается проведение измерений при отсутствии или неисправности антистатических защитных устройств.

• 6.1 Поверку проводить при следующих условиях:

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

• - относительная влажность воздуха, %                               от 5 до 70;

• - атмосферное давление, мм рт. ст.                               от 626 до 795;

• - напряжение питания, В                                         от 100 до 250;

-частота, Гц                                                         от 50 до 60.

*температура выбирается в соответствии с руководствами по эксплуатации средств поверки. Все средства измерений, использующиеся при поверке анализаторов, должны работать в нормальных условиях эксплуатации.

• 7.1 Перед проведением поверки необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

• - выполнить операции, оговоренные в документации изготовителя на поверяемый анализатор по его подготовке к работе;

• - выполнить операции, оговоренные в РЭ на применяемые средства поверки по их подготовке к измерениям;

• - осуществить прогрев приборов для установления их рабочих режимов.

• 8.1 Внешний осмотр

  • 8.1.1 При внешнем осмотре проверить:

• - отсутствие механических повреждений и ослабление элементов, четкость фиксации их положения;

• - чёткость обозначений, чистоту и исправность разъёмов и гнёзд, наличие и целостность печатей и пломб;

• - наличие маркировки согласно требованиям эксплуатационной документации.

• 8.1.2 Результаты поверки считать положительными, если выполняются все перечисленные требования. В противном случае анализатор бракуется.

• 8.2 Опробование

  • 8.2.1 Подключить анализатор к сети питания. Включить прибор согласно РЭ.

  • 8.2.2 Нажать клавишу «Preset» на корпусе анализатора.

  • 8.2.3 Убедиться в возможности установки режимов измерений и настройки основных параметров и режимов измерений анализатора.

  • 8.2.4 Результаты опробования считать положительными, если при включении отсутствуют сообщения о неисправности и анализатор позволяет менять настройки параметров и режимы работы.

  • 8.2.5 Проверка работоспособности внутренних ступенчатых аттенюаторов осуществляется путем подачи на него внутреннего генератора (Input/Output->RF calibrator->50 MHz, Freq->50 MHz, Span->1 MHz, Amptd->Ref Amptd-> -20 dBm, Peak Search) и переключении значений ослабления (Amptd->Attenuation->Man). Убедиться, что все ступени внутреннего аттенюатора работают исправно. Результаты проверки считать положительными, если выполняются все перечисленные требования. В противном случае анализатор бракуется.

• 8.3 Идентификация программного обеспечения

Проверку соответствия заявленных идентификационных данных программного обеспечения (ПО) анализатора проводить в следующей последовательности:

• - проверить наименование ПО;

• - проверить идентификационное наименование ПО;

• - проверить номер версии (идентификационный номер) ПО;

• - определить цифровой идентификатор ПО (контрольную сумму исполняемого кода). Для расчета цифрового идентификатора применяется программа (утилита) «MD5_FileChecker». Указанная программа находится в свободном доступе сети Internet (сайт www.winmd5.com).

Результаты поверки считать положительными, если идентификационные данные ПО соответствуют идентификационным данным, приведенным в таблице 3.

Таблица 3

• 8.4 Определение относительной погрешности воспроизведения частоты опорного генератора

  • 8.4.1 Соединить выход ВЧ генератора со входом RF IN передней панели анализатора.

    

• 8.4.2 Для определения относительной погрешности воспроизведения частоты опорного генератора собрать схему согласно рисунку 1, подав сигнал с выхода 10 MHz OUT анализатора на

  вход частотомера.

  • 8.4.3 Измерить частоту опорного генератора анализатора.

  • 8.4.4 Погрешность воспроизведения частоты (5F) вычислить по формуле (1):

  5F =

  
  

  (1)

где F_H0M - установленное значение частоты, Гц;

Fujm - измеренное значение частоты, Гц.

• 8.4.5 Результаты поверки считать положительными, если погрешность установки частоты (5f) составляет ±1,9-10‘⁷.

• 8.5 Определение отображаемого среднего уровня шума без внешнего усилителя

  • 8.5.1 Отображаемый средний уровень шума определяют при помощи согласованной нагрузки 50 Ом 909А от 10 МГц до 18 ГГц и 85138В от 10 МГц до 50 ГГц.

  • 8.5.2 Собрать схему измерений согласно рисунку 2. Подготовить к работе измеритель коэффициента шума.

Нажать MODE/MEAS —> Spectrum Analyzer —> Swept SA —> Normal —> OK. Нажать Mode Preset.

Настроить измеритель коэффициента шума

FREQ —> Center Frequency —> 10 MHz; Span —> 10 kHz

Input/Output, Input, RF Coupling, выбрать DC

AMPTD —> Ref Level —► -70 dBm; вкладка справа Attenuation —> Meeh Atten —> 0 dB

BW -> Res BW -> 1 kHz; Video BW 100 Hz

Meas Setup —> Avg/Hold Number —> 20 Enter

Single/Cont для выбора единичного измерения

Нажать Restart, ждать когда значение Average/Hold будет 20/20

Рисунок 2

• 8.5.3 Нажать Restart, ждать когда значение Average/Hold будет 20/20. Далее Display —* Display Line (On).

• 8.5.4 Установить линию на средний уровень мощности измеренного уровня шума с помощью крутящейся ручки. Записать значение в колонку Измеренный средний уровень шума на 10 МГц в табл 1. Заменить центральную частоту анализатора на следующее значение, следуя колонке Центральная частота в табл 1.

• 8.5.5 Повторить шаг 8.6.3-8.6.4 чтобы заполнить оставшуюся табл 6.

• 8.5.6 Изменить значение пропускной способности анализатора на 1 Гц BW —> Res BW —> 1 Hz. Заменить центральную частоту анализатора на 10 МГц. Нажать Restart, ждать когда значение Average/Hold будет 20/20. Записать значение линии на экране в поле Нормированный средний уровень шума (1 Гц ПС) на 10 МГц в табл 1. Заменить центральную частоту анализатора на следующее значение, следуя списку частот в табл 1. Повторить шаг 11-14 чтобы заполнить оставшуюся табл 1. Значение в колонке Нормированный средний уровень шума (1 Гц ПС) должно быть меньше чем значение по спецификации

Таблица 6

• 8.5.7 Результаты поверки считать удовлетворительными, если значение отображаемого среднего уровня шума не превышает значений, указанных в таблице 6.

8.6 Определение отображаемого среднего уровня шума с внешним усилителем

• 8.6.1 Отображаемый средний уровень шума определяют при помощи согласованной нагрузки 50 Ом 909А от 10 МГц до 18 ГГц и 85138В от 10 МГц до 50 ГГц и внешних усилителей СВЧ U7227A с диапазоном частот от 0,01 до 4 ГГц, U7227C с диапазоном частот от 0,1 до 26,5 ГГц и с U7227F с диапазоном частот от 2,0 до 50 ГГц

• 8.6.2 Собрать схему измерений согласно рисунку 2. Подготовить к работе измеритель коэффициента шума и усилитель СВЧ.

Нажать MODE/MEAS —> Spectrum Analyzer —> Swept SA —> Normal —> OK. Нажать Mode Preset.

Настроить измеритель коэффициента шума

FREQ Center Frequency —> 10 MHz; Span —> 10 kHz

Input/Output, Input, RF Coupling, выбрать DC

AMPTD —> Ref Level —> -70 dBm; вкладка справа Attenuation —> Meeh Atten —> 0 dB BW Res BW -> 1 kHz; Video BW -+ 100 Hz

Meas Setup —> Avg/Hold Number —> 20 Enter

Trace —> Trace Type (Trace Average)

Single/Cont для выбора единичного измерения

%

50 Ом                    *

___________________ I

■имев i ......................^k " ' I        f

I b|U7227A/C/F —*

Рисунок 2

• 8.6.3 Нажать Restart, ждать когда значение Average/Hold будет 20/20. Далее Display —» Display Line (On).

• 8.6.4 Установить линию на средний уровень мощности измеренного уровня шума с помощью крутящейся ручки. Записать значение в колонку Измеренный средний уровень шума на 10 МГц в таблице 6. Заменить центральную частоту анализатора на следующее значение, следуя колонке Центральная частота в таблице 6.

• 8.6.5 Повторить шаг 8.6.3-8.6.4 чтобы заполнить оставшуюся таблице 6.

• 8.6.6 Изменить значение пропускной способности анализатора на 1 Гц BW —> Res BW —> 1 Hz. Заменить центральную частоту анализатора на 10 МГц. Нажать Restart, ждать когда значение Average/Hold будет 20/20. Записать значение линии на экране в поле Нормированный средний уровень шума (1 Гц ПС) на 10 МГц в таблице 6. Заменить центральную частоту анализатора на следующее значение, следуя списку частот в таблице 6. Значение в колонке Нормированный средний уровень шума (1 Гц ПС) должно быть меньше чем значение по спецификации.

Таблица 6

• 8.6.7 Результаты поверки считать удовлетворительными, если значение отображаемого среднего уровня шума не превышает значений, указанных в таблице 6.

• 8.7 Определение погрешности установки частоты

• 8.7.1 Собрать схему, как на рисунке 3.

• 8.7.2 После разогрева измерителя коэффициента шума выполнить автовыравнивание System —> Alignments —> Align Now —» Align Now All. На генераторе сигналов установить:

Frequency —> 1505 MHz

Amplitude —> -10 dBm

RF (On)

• 8.7.3 Настроить измеритель коэффициента шума:

MODE/MEAS —> Spectrum Analyzer —> Swept SA —* Normal —> OK. Нажать Mode Preset Input/Output —> вкладка справа Freq Ref Input —> Freq Ref Input (External) FREQ —> Center Frequency —> 1505 MHz; Span —> 2990 MHz

Trace —> вкладка справа Detector (Sample)

Single/Cont для выбора единичного измерения.

Кабель BNC

Г енератор сигналов

Ех!

переход

• 3.5 мм кабель

Рисунок 3

• 8.7.4 Нажать Restart, дождаться окончания измерения. Нажать Peak Search на анализаторе. Значение маркера должно быть между значений min-max указанных в таблице 7. Записать измеренное значение в колонку Измеренная частота. На анализаторе КШ, изменить диапазон и центральную частоту в соответствии с таблицей 7. Изменить на генераторе сигналов частоту в соответствии с центральной частотой в таблицей 7.

• 8.7.5 Повторить п. 8.7.4 для всех частот в столбце Измеренная частота в таблице 7.

Таблица 7

• 8.7.6 Результаты поверки считать удовлетворительными, если значения частоты измерителя коэффициента шума не превышают значений, указанных таблице 7.

• 8.8 Определение абсолютной погрешности измерения коэффициента шума

• 8.8.2 Перевести измеритель коэффициента шума в режим измерения коэффициента шума

• 8.8.3 Провести калибровку генератором шума (для N8976B использовать ГШ 346СК40 из комплекта поставки) и внешним предусилителем в соответсвии с РЭ

• 8.8.4 На анализаторе установить частоту 50 МГц, fixed

• 8.8.5 Амплитуда - AutoScale.

• 8.8.6 Установит полосу ПЧ 100 кГц.

• 8.8.7 Режим измерения Phot

• 8.8.8 Собрать схему измерений в соответсвии с рисунком 1

  

• 8.8.9 На генераторе установить частоту выходного сигнала 50 МГц, амплитуду -34 дБм. На аттенюаторе установить ослабление 0 дБ

• 8.8.10      Измерить среднее значение Phot при помощи ИКШ. Значение опорного значения занести в таблицу 1

• 8.8.11      Включить первую ступень аттенюации 1 дБ

• 8.8.12      Вычислить разницу Ризм между опорным значением и опорным значением -1 дБ

• 8.8.13      Далее вычислить Рdelta по формуле:

РDELTA - РИЗМ -РАТТ50 МГц

где Ратт - фактическое значение ослабления аттенюатора на 50 МГц. Занести результат в таблицу 1

• 8.8.14 Вычислить погрешность измерения коэффициента шума по формуле:

1                    ^pdelta                     ___

NF = 20 X lgQ0.00044 + (10~So^- - l)² + 1)  (3)

Полученное значение не должно превышать 0,22 дБ

• 8.8.16 Повторить измерения по всем значениям ослабления в соответствии с таблицей 12

Таблица 12

• 8.8.17 Рассчитать погрешности измерения КШ при использовании генераторов шума с разным уровнем СПМШ.

Уровень СПМШ 4-7 дБ:

A dual _ A tten _ dB

Actual _NF = 5 дБ -10 log(l0          -1)

Meas _ A tten _dB

Meas _ NF = 5 дБ -10 log(l 0          -1)

A_yF = Actual_NF - MeasNF,

- где Actual_Atten_dB - действительное значение ослабления аттенюатора; Actual_NF -значение КШ, рассчитанное по значению ослабления аттенюатора; Meas_Atten_dB - измеренное значение ослабления аттенюатора; Meas_NF - значение КШ, рассчитанное по измеренному значению ослабления аттенюатора;

Аж- погрешность измерения КШ.

Уровень СПМШ 12-17 дБ:

A dual _ A tten _ dB

Actual _NF = 15 дБ -10 log(l 0          -1)

Meas _ A tten __ dB

Meas_NF = 15 дБ -10log(l0          -1)

Для диапазона аттенюатора от 0.125 до 11 дБ

^№(о.125за...11й£) ⁼ Actual _NF — Meas _NF

Для диапазона аттенюатора от 12 до 15 дБ

^NF(i2ds...i5ds) ~ Actual _ NF Meas _ NF + A]_ldS,

- где АцдБ- погрешность переопределения ступени ослабления 11 дБ.

Уровень СПМШ 20 - 22 дБ:

A dual __ A tten __ dB

Actual _NF = 22 дБ -10 log(l0          -1)

Meas _ Alien _ dB

Meas _ NF = 22 дБ -10 log(l 0          -1)

Для диапазона аттенюатора от 0.125 до 11 дБ

^NF(QA25dE...\\dE) ~ Actual_NF — Meas _NF

Для диапазона аттенюатора от 12 до 15 дБ

^■NF02dE...22dE') ~ Actual_NF — Meas _NF + A_IId£.

Ввести эти погрешности в таблицы 13 - 15 и убедиться в том, что они соответствуют допускаемой абсолютной погрешности измерения КШ в частотном диапазоне от 10 МГц до 3 ГГц.

Таблица 13

Таблица 14

Таблица 15

• 8.8.18 Результаты поверки считать положительными, если абсолютная погрешность измерения коэффициента шума не превышает значения ±0,15 дБ.

• 9.1 При положительных результатах поверки на анализатор выдается свидетельство установленной формы.

• 9.2 На оборотной стороне свидетельства о поверке записываются результаты поверки.

• 9.3 В случае отрицательных результатов поверки поверяемый анализатор к дальнейшему применению не допускается. На него выдается извещение о непригодности к дальнейшей эксплуатации с указанием причин забракования.

  
  

  О.В. Каминский

Начальник НИО-1