Методика поверки «ГСИ. Анализаторы спектра FSVA4, FSVA7, FSVA13, FSVA30, FSVA40» (РТ-МП-3377-441-2016)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

♦ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР СТАНДАРТИЗАЦИИ. МЕТРОЛОГИИ И ИСПЫТАНИЙ В Г. МОСКВЕ.

(ФБУ .РОСТЕСТ-МОСКВА*)

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель

директора

Морин

Государственная система обеспечения единства измерений

Анализаторы спектра FSVA4, FSVA7, FSVA13, FSVA30, FSVA40

Методика поверки

РТ-М П-3377-441-2016

{б г. Москва 2016

Настоящая методика поверки распространяется на анализаторы спектра FSVA4, FSVA7, FSVA13, FSVA30, FSVA40 (далее - анализаторы) производства фирмы “Rohde & Schwarz GmbH & Со. KG”, (Германия), и устанавливает методы и средства их поверки.

Интервал между поверками - 12 месяцев.

• 1 ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

При проведении поверки должны быть выполнены операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

• 2.1 При проведении поверки должны применяться средства поверки, указанные в таблице 2.

Таблица 2

Примечания:

• 1 Вместо указанных в таблице средств поверки разрешается применять другие аналогичные средства измерения, обеспечивающие измерения соответствующих параметров с требуемой точностью.

• 2 Применяемые средства поверки должны быть исправны, иметь свидетельства (отметки в формулярах или паспортах) о поверке с не истекшим сроком действия и при необходимости аттестованы в качестве эталонов единиц величин.

При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности, предусмотренные «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», а также изложенные в руководстве по эксплуатации на анализаторы, в технической документации на применяемые при поверке рабочие эталоны и вспомогательное оборудование.

4.1 При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

• 4.2 Перед проведением поверки необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

выдержать анализатор в условиях, указанных в п. 4.1, в течение не менее 2 ч;

выполнить операции, оговоренные в технической документации на анализатор по его подготовке к измерениям;

выполнить операции, оговоренные в технической документации на применяемые средства поверки по их подготовке к измерениям;

осуществить предварительный прогрев приборов для установления их рабочего режима в течение 30 минут.

При проведении внешнего осмотра необходимо проверить:

сохранность пломб;

комплектность согласно РЭ;

отсутствие внешних механических повреждений, влияющих на точность показаний прибора;

прочность крепления органов управления, четкость фиксации их положений; наличие предохранителей;

чистоту разъемов и гнезд;

состояние лакокрасочных покрытий, гальванических покрытий и четкость гравировки.

Приборы, имеющие дефекты, бракуются и направляются в ремонт.

При опробовании анализатора необходимо запустить процедуры внутреннего самотестирования, нажав SETUP - Alignment - Self-Alignment.

Опробование считается успешным, если самотестирование проходит без ошибок.

Идентификационное наименование и номер версии программного обеспечения анализатора отображаются на дисплее прибора при нажатии Setup - System Info -V ersions+Options.

Наименование и номер версии ПО должны соответствовать описанию ПО в технической документации на анализатор.

Для проверки относительной погрешности воспроизведения частоты опорного генератора собрать схему согласно рисунку 1.

Рисунок 1

Измерить частоту опорного генератора анализатора.

Погрешность воспроизведения частоты (8F) вычислить по формуле: F _р

— изм ном

где: F„_OM - установленное значение частоты, Гц (10 МГц);

Fusm - измеренное значение частоты, Гц.

Для проверки допускаемой абсолютной погрешности измерений частоты в режиме измерений частоты входного синусоидального сигнала собрать схему согласно рисунку 2.

Рисунок 2

Подать опорный сигнал со стандарта частоты на вход генератора сигналов. Установить выходной уровень сигнала генератора сигналов минус 20 дБмВт², частоту выходного сигнала 1 ГГц.

Установить на анализаторе спектра центральную частоту 1 ГГц, полосу обзора 1 МГц, полосу пропускания 300 кГц, уровень минус 8 дБмВт, режим частотомера.

Измерить значение частоты сигнала с выхода генератора сигналов.

Определить погрешность измерений частоты в режиме измерений частоты входного синусоидального сигнала как разницу между значением частоты сигнала, поданного с генератора сигналов и значением частоты, измеренным прибором.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если:

• - значение относительной погрешности воспроизведения частоты опорного генератора не превышает ±110'⁶ (±Г 10'⁷ для опции В4 и ±4-10'⁹ для опции В14);

• - значение абсолютной погрешности измерений частоты в режиме измерений частоты входного синусоидального сигнала составляет ±1 кГц (±100 Гц с опцией В4 и ±4 Гц с опцией В14).

• 5.5 Определение погрешности установки полосы пропускания и погрешности измерения уровня при переключении полосы пропускания проводится по схеме рис.2.

  • 5.5.1 Для определения погрешности установки полосы пропускания выполнить следующие операции.

На анализаторе выполнить следующие установки:

PRESET

АМРТ : RFATTENMANUAL : 10 dB

AMPT : 0 dBm

FREQ : CENTER : 64 MHz

Выполнить установки на генераторе:

Опорный генератор - внешний, 10 МГц

Частота F_r = 64 МГц

Уровень минус 10 дБмВт

Для определения ширины полосы пропускания по уровню минус 3 дБ на анализаторе установить MKR FCTN : NDB DOWN: 3 dB

Установить полосу пропускания от 1 Гц до 10 МГц с шагом 1-2-3-5: BW : RES BWMANUAL : хх

Установить значение полосы обзора = 3 х RBW, где RBW (полоса пропускания): SPAN : {3 х RBW}

Установить маркер анализатора на максимум сигнала: MKR: PEAK

Считать показание ширины полосы пропускания по уровню минус 3 дБ в верхнем правом углу ЖКИ анализатора BW AF-з _дб.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если действительные значения ширины полосы пропускания отличаются от установленных не более, чем на ±3 %.

• 5.5.2 Для определения погрешности измерения уровня при переключении полосы пропускания относительно полосы пропускания 10 кГц выполнить следующие операции.

На анализаторе установить:

PRESET

АМРТ : -20 dBm

АМРТ : RFATTENMANUAL : 10 dB

FREQ : CENTER : 64 MHz

TRACE : DETECTOR : RMS

SPAN . 5 kHz

BW : RBWMANUAL : 10 : kHz

Выполнить установки на генераторе:

Опорный генератор - внешний, 10 МГц

Частота F_r = 64 МГц

Уровень минус 30 дБмВт

Установить маркер анализатора на максимум сигнала:МКВ : PEAK

Установить опорное значение дельта маркера на максимум сигнала: MKR : REFERENCE FIXED

Установить значение полосы пропускания RBW от 1 Гц до 10 МГц с шагом 1-2-3-5:

BW : RBWMANUAL : {RBW} : ENTER

Установить значение полосы обзора = 0,5 х RBW, где RBW (полоса пропускания):

SPAN: {0.5 х RBW}

Для определения погрешности измерения уровня при переключении полосы пропускания относительно полосы пропускания 10 кГц установить дельта маркер на максимум сигнала:

MKR: PEAK

Считать показание маркера Delta [Т1 FXD] {Ди} dB в верхнем правом углу ЖКИ анализатора.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если действительные значения погрешности измерения уровня при переключении полосы пропускания находятся в пределах ±0,1 дБ.

Средний уровень собственных шумов анализатора определить измерением уровня с усреднением показаний отсчетных устройств прибора при отсутствии сигнала и подключении на вход нагрузки 50 Ом. При наличии опций В22/В24 провести измерения при включенном и выключенном предусилителе.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если средний уровень собственных шумов не превышает значений, указанных в таблице 3.

Таблица 3

Погрешность измерений уровня сигнала и неравномерность АЧХ проверить по схеме рисунка 3.

Подключить к выходу генератора “RF” измерительный кабель. Соединить свободный конец измерительного кабеля с входом ваттметра. Выполнить установку нуля ваттметра, установить на ваттметре частоту измерений 64 МГц для корректировки частотной зависимости преобразователя.

Рисунок 3

Выполнить следующие установки на анализаторе:

PRESET

АМРТ : RFATTENMANUAL : 10 dB

AMPT : 0 dBm

SPAN : 100 kHz

BW : RBW MANUAL : 10 : kHz

FREQ : CENTER : 64 MHz

TRACE : DETECTOR : RMS

Выполнить установки на генераторе:

Опорный генератор - внешний, 10 МГц

Частота F_r = 64 МГц

Уровень минус 10 дБмВт

Считать показание ваттметра на частоте 64 МГц Lp_ower 64 мг_ц

Отключить от измерительного кабеля преобразователь мощности и подключить к нему анализатор. Далее проводить указанные выше подключения для каждой частоты, каждый раз вводя частоту измерения в ваттметр для корректировки его частотной зависимости.

Установить маркер анализатора на максимум сигнала:МКК: PEAK

Считать показание маркера Д_м 64 мг_ц в верхнем правом углу ЖКИ анализатора и вычислить опорное значение погрешности измерения уровня анализатора на частоте 64 МГц по формуле:

Ref 64 МГц ^— Дм 64 МГц " Lp_0Wer 64 МГц? ДБ

Устанавливать частоту сигнала на генераторе и центральную частоту на анализаторе, начиная с частоты 10 Гц (использовать выход источника модулирующих колебаний генератора для получения частоты 10 Гц) и заканчивая конечной частотой частотного диапазона анализатора спектра с шагом 1 МГц до 10 МГц, 100 МГц до 1 ГГц, 0,5 ГГц до 40 ГГц.

Для каждой установленной частоты снять показания ваттметра Lp_ower- При установленной центральной частоте менее 1 МГц ширину полосы пропускания анализатора установить равной 10 Гц.

Для каждой установленной частоты установить маркер анализатора на максимум сигнала: MKR: PEAK

Считать показание маркера Д_м в верхнем правом углу ЖКИ анализатора и вычислить неравномерность амплитудно-частотной характеристики анализатора по формуле:

Ддчх ~Дм ■ Lpo_wer- Ref64 мгц? дБ

При наличии опций В22/В24 повторить все измерения с включенным предусилителем:

AMPT : PREAMP ON

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если погрешность измерения уровня на частоте 64 МГц и действительные значения неравномерности АЧХ находятся в пределах, указанных в таблице 4.

Таблица 4

Погрешность измерения уровня из-за переключения ослабления входного аттенюатора определяется сравнением показаний дельта маркера анализатора спектра при установке значений входного аттенюатора в диапазоне от 0 до 70 дБ со значениями разностного ослабления образцового ступенчатого аттенюатора. При этом устанавливается постоянный уровень сигнала на первом смесителе анализатора. Измерения проводятся по схеме рис. 4.

Рисунок 4

Для определения погрешности измерения уровня из-за переключения ослабления входного аттенюатора выполнить следующие операции.

Установить на анализаторе спектра:

BW : RBW MANUAL : 1 kHz

TRACE : DETECTOR : RMS

Выполнить установки на образцовом аттенюаторе:

Номинальное значение ослабления 70 дБ

Выполнить установки на генераторе:

Опорный генератор - внешний, 10 МГц

Частота F_r = 64 МГц

Уровень ЮдБмВт

Установить маркер анализатора на максимум сигнала:

MKR: PEAK

Установить опорное значение дельта маркера на максимум сигнала:

MKR: REFERENCE FIXED

Установить на образцовом аттенюаторе номинальное значение ослабления в соответствии с таблицей 5.

Установить ослабление входного аттенюатора анализатора в соответствии с таблицей 5:

АМРТ : RF ATTENMANUAL : {A_ESr}

Установить опорный уровень анализатора в соответствии с таблицей 5:

АМРТ : {ref lev} dBm

Установить маркер на максимум сигнала:

MKR : PEAK

Считать показание маркера Delta [Т1 FXD] {Д_м} dB в верхнем правом углу ЖКИ.

Для каждого из значений ослабления входного аттенюатора анализатора вычислить погрешность измерения уровня из-за переключения ослабления входного аттенюатора по формуле:

Аатт ^— Дм ■*" (А_д - А_д 70 дб),

где: А_м - отсчет маркера Delta [Т1 FXD] {Д_м} дБ,

А_д - действительное значение ослабления аттенюатора RSC на частоте 64 МГц (в соответствии с результатами поверки аттенюатора),

А_д 70 дБ - действительное значение ослабления аттенюатора RSC при установке номинального значения 70 дБ на частоте 64 МГц.

Таблица 5

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если действительные значения погрешности измерения уровня из-за переключения ослабления входного аттенюатора (относительно ослабления 10 дБ) находятся в пределах, указанных в последнем столбце таблицы 5.

Погрешность измерения уровня из-за нелинейности шкалы определяется сравнением показаний дельта маркера анализатора спектра со значениями разностного ослабления образцового ступенчатого аттенюатора. Измерения проводят при фиксированных значениях опорного уровня и ослабления входного аттенюатора анализатора для шкалы в диапазоне от 0 до минус 70 дБ относительно опорного уровня. Схема измерения представлена на рис. 4.

Для определения погрешности измерения уровня из-за нелинейности шкалы в диапазоне от 0 до минус 70 дБ при полосе пропускания 300 Гц выполнить следующие операции.

Установить на анализаторе спектра:

TRACE : DETECTOR : RMS

SWEEP: SWEEP TIME MANUAL: 2 s

Выполнить установки на образцовом аттенюаторе:

Номинальное значение ослабления 0 дБ

Выполнить установки на генераторе:

Опорный генератор - внешний, 10 МГц

Частота F_r = 64 МГц

Уровень 0 дБмВт

Установить маркер анализатора на максимум сигнала:

Установить опорное значение дельта маркера на максимум сигнала:

MKR : REFERENCE FIXED

Установить на образцовом аттенюаторе номинальное значение ослабления от 0 до 70 дБ с шагом 10 дБ.

Считать показание маркера Delta [Т1 FXD] {Д_м} dB в верхнем правом углу ЖКИ анализа

Для каждого из значений уровня входного сигнала в диапазоне от 0 до минус 70 дБмВт вычислить погрешность измерения уровня из-за нелинейности шкалы по формуле:

где: Д_м - отсчет маркера Delta [Т1 FXD] {Д_м} dB,

А_д - действительное значение ослабления аттенюаторов на частоте 64 МГц (в соответствии с результатами поверки аттенюатора),

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если действительные значения погрешности измерения уровня из-за нелинейности шкалы находятся в пределах ±0,1 дБ.

Определение уровня фазовых шумов проводится методом прямых измерений при подаче на вход анализатора синусоидального сигнала по схеме, представленной на рис. 2. Для выделения уровня фазовых шумов над средним уровнем шумов при больших отстройках от несущей устанавливают меньшее ослабление входного аттенюатора и опорный уровень ниже уровня входного сигнала. Для уменьшения времени измерения используют полосу обзора на порядок меньшую, чем отстройка от несущей.

Установить на анализаторе спектра:

FREQ : CENTER : 500 MHz

AMPT : RF ATTEN MANUAL : 10 dB

BW : COUPLING RATIO : RBW/VBW NOISE[10]

Выполнить установки на генераторе:

Опорный генератор - внешний, 10 МГц

Частота F_r = 500 МГц

Уровень 0 дБмВт

Установить полосу обзора анализатора в соответствии с таблицей 6

Установить полосу пропускания RBW анализатора в соответствии с таблицей 6

BW : RBW MANUAL : {RBW}

Установить усреднение по 20 разверткам

TRACE 1 -.AVERAGE

Активировать маркер для измерения фазовых шумов:

Сместить центральную частоту анализатора на величину отстройки offset в соответствии с таблицей 6

FREQ : CENTER : {500 MHz + offset}

Установить опорный уровень reference level и ослабление входного аттенюатора А в соответствии с таблицей 6 (в зависимости от отстройки)

AMPT : {reference level}

AMPT : RFATTENMANUAL : {A}

Установить маркер для измерения фазовых шумов на величину отстройки offset

MKR : MARKER 2 : {offset}

Считать показание уровня фазовых шумов Delta 2 [Т1 PHN] в верхнем правом углу ЖКИ анализатора.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если действительные значения уровня фазовых шумов не превышают допустимых значений, указанных в последнем столбце таблицы 6.

Таблица 6

Относительный уровень помех, обусловленных гармоническими искажениями второго порядка определить путем подачи на вход анализатора гармонического сигнала уровнем L_CMec = минус 10 дБмВт с частотой fi (или минус 40 дБмВт при включенном предусилителе с опциями В22/В24) и измерения относительного уровня помех Lr?, возникших на частоте 2fi (рисунок 5). Фильтры для подавления могут быть как на фиксированные частоты, так и перестраиваемые (например и состава ZVAX24).

1 - фильтр (для подавления 2fi)

Рисунок 5

Измерения проводить в диапазоне частот от 100 МГц до 20 ГГц в зависимости от частотного диапазона прибора, установив ослабление входного аттенюатора анализатора 0 дБ.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если уровень помех, обусловленных гармоническими искажениями второго порядка, выраженный в виде точки пересечения 2-го порядка SHI = L_CMec - Lk2, составляет не менее значений по таблице 7.

Таблица 7

Относительный уровень помех, обусловленных интермодуляционными искажениями третьего порядка определить путем подачи на вход анализатора двух гармонических сигналов уровнем L_CMec = минус 15 дБмВт или минус 45 дБмВт (при включенном предусилителе с опциями В22/В24) с частотами /1^/2 и измерения уровня помех Ьимз, возникших на частотах 2fj-f2 и 2f2-fi относительно уровня основных сигналов на частотах// и/?. (рисунок 6).

Измерения проводить в диапазоне частот от 10 МГц до 40 ГГц в зависимости от модели анализатора спектра, установив ослабление входного аттенюатора анализатора 0 дБ и расстройку между частотами/1^/2 двух генераторов 1 МГц.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если уровень помех, обусловленных интермодуляционными искажениями третьего порядка, выраженный в виде точки пересечения 3 порядка TOI = (2*L_CMec - Ьимз)/2, не менее значений, указанных в таблице 8.

Рисунок 6

Таблица 8

Для определения параметров демодулятора АМ/ЧМ подключить выход калибратора АМ/ЧМ ко входу анализатора спектра. На калибраторе установить режим AM, несущую 10 МГц, Кам =100 %, частоту модулирующего колебания 1 кГц.

На анализаторе спектра включить опцию К7, установить настройки для измерения коэффициента амплитудной модуляции на частоте 10 МГц согласно Руководству по эксплуатации (при этом ширина полосы анализа должна быть примерно 6*Гмод).

Провести измерения Кам_изм и рассчитать погрешность по формуле:

ДКам= Кам_изм - Кам

Повторить измерения для Кам = 50 % и 1 %, модулирующей частоте 100 кГц и несущей 425 МГц.

Затем на калибраторе установить режим ЧМ, несущую 50 МГц, модулирующую частоту 1 кГц и девиацию 1 кГц. На анализаторе спектра установить настройки для измерения девиации частоты на частоте 50 МГц согласно Руководству по эксплуатации (при этом ширина полосы анализа должна быть примерно 6* (Гмод+Гдев)).

Провести измерения Гдев_изм и рассчитать погрешность по формуле:

ДРдев= Гдев_изм - Рдев

Повторить измерения для девиации частоты 1 МГц, модулирующей частоте Бмод =100 кГц.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если погрешность измерения Кам не превышает ±(0,2 + 0,01/Сщ) %, и погрешность измерения девиации частоты не превышает ±(0,012-(F_Mod ± F_dee) ± 20) Гц.

Для определения значения вносимой среднеквадратической (СКЗ) ошибки векторной модуляции анализатора спектра, подключить к входу анализатора генератор сигналов векторный.

На анализаторе включить опцию К70, установить настройки для измерения модуляции типа QPSK на частоте несущей 1 ГГц и скоростью модуляции 100 кГц в соответствии с Руководством по эксплуатации.

На генераторе установить генерацию сигнала на частоте 1 ГГц с модуляцией QPSK и скоростью 100 кГц.

Считать измеренное СКЗ векторной ошибки модуляции в_изл, на экране анализатора во

вкладке «Result summary» в строке «EVM RMS» значение «mean», (см. рисунок 7)

C Mag(CapBuf)

VSA ®)

-100

Measuring...

23:24:13

Da-.e: 25..XCV.2C1.

Рисунок 7

Повторить измерения для скорости модуляции 1 МГц, 10 МГц при наличии опции В40 и 20 МГц при наличии опции В160.

Рассчитать остаточное СКЗ векторной ошибки модуляции в_вн по формуле:

где 0_ген = 0,8 % - допускаемый предел СКЗ векторной ошибки модуляции генератора SMW200A.

Если измеренное СКЗ векторной ошибки модуляции 0_изм < 0,8 %, то за остаточное СКЗ векторной ошибки модуляции брать значение 0_вн = 0,5 %.

Результаты поверки считать положительными, если остаточное СКЗ векторной ошибки модуляции не превышает 0,5 % для скорости модуляции 100 кГц и 1 МГц, 1 % для скорости модуляции 10 МГц, 2 % для скорости модуляции 20 МГц.

КСВН входа анализатора измерить с помощью анализатора цепей. Анализатор цепей откалибровать по срезу кабеля в соответствии с его руководством по эксплуатации. Кабель подключить к входу анализатора спектра с установленным значением ослабления входного аттенюатора 10 дБ и провести измерения в диапазоне частот от 10 МГц до 40 ГГц в зависимости от модели анализатора спектра.

Результаты поверки по данной операции считать положительными, если КСВН входа не превышает значений, указанных в таблице 9.

Таблица 9

• 6.1 Результаты измерений, полученные в процессе поверки, заносят в протокол произвольной формы.

• 6.2 При положительных результатах поверки выдается свидетельство о поверке в соответствии с приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015.

I Уверительное клеймо наносится на заднюю панель анатизаторов спектра FSVA4. FSVA13, FSVA30, FSVA40 в соответствии с приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации № 1815 от 02.07.2015.

• 6.3 При отрицательных результатах поверки, выявленных при внешнем осмотре, опробовании. или выполнении операций поверки, выдается извещение о непригодности в соответствии с приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015.

  

Начальник лаборатории № 441

ФБУ «Ростест-Москва»

Нач. сектора № 1 лаборатории № 441

ФБУ «Ростест-Москва»

лист 16

листов 16

Анализаторы спектра FSVA4. FSVA7, FSVA13. FSVA30. FSVA40

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ РТ-МП-3377-441-2016

¹

Здесь и далее: дБн/Гц- дБ относительно несущей, приведенное к полосе пропускания 1 Гц

²

Здесь и далее: дБмВт - дБ относительно 1 мВт