Методика поверки «ГСИ. АНАЛИЗАТОРЫ ЦЕПЕЙ ВЕКТОРНЫЕ ZNBT8, ZNBT20» (РТ-МП-4131-441-2017)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И ИСПЫТАНИЙ В Г. МОСКВЕ»

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель генерального директора

Государственная система обеспечения единства измерений

АНАЛИЗАТОРЫ ЦЕПЕЙ ВЕКТОРНЫЕ ZNBT8, ZNBT20 Методика поверки

РТ-МП-4131-441-2017 г. Москва

2017 г.

Содержание

• 1    Общие указания.............

• 2   Операции поверки

• 3   Средства поверки

• 4   Требования безопасности

• 5   Условия проведения поверки

• 6   Подготовка к поверке

• 7    Проведение поверки

• 8    Оформление результатов поверки

Настоящая методика устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок анализаторов цепей векторных ZNBT8, ZNBT20 (далее АЦВ), изготовленные фирмой “Rohde & Schwarz GmbH & Со. KG”, Германия.

Интервал между поверками - 12 месяцев.

Перед проведением поверки необходимо ознакомиться с указаниями, изложенными в руководстве по эксплуатации на АЦВ.

При проведении поверки следует выполнить операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1 - Операции поверки

В случае выявления несоответствия требованиям в ходе выполнения любой операции, указанной в таблице 1, поверяемый АЦВ бракуют, поверку прекращают, и на него оформляют извещение о непригодности.

В соответствии с пп. 16 и 18 Приказа Минпромторга России № 1815 от 02.06.2015 допускается проводить периодическую поверку анализаторов цепей векторных ZNBT8, ZNBT20 в ограниченном объеме на основании письменного заявления владельца СИ с соответствующей записью в свидетельстве о поверке.

Из полного объема поверки могут быть исключены неиспользуемые измерительные порты (при этом обязательно должно быть поверено не менее 2-х портов), а также верхняя граничная частота при поверке может быть снижена до 8,5 ГГц для модели ZNBT20 (исходя из диапазона частот модельного ряда анализаторов цепей векторных серии ZNBT).

При проведении поверки АЦВ следует применять средства поверки, указанные в таблице 2. Допускается применение иных средств измерений, обеспечивающих определение метрологических характеристик с требуемой точностью.

Таблица 2 - Средства поверки

Примечания:

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

• 2 Применяемые средства поверки должны быть исправны, поверены и при необходимости аттестованы в качестве эталонов единиц величин.

При проведении поверки АЦВ необходимо соблюдать «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и правила охраны труда.

К проведению поверки допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности на рабочем месте, освоившие работу с АЦВ и применяемыми средствами поверки, изучившие настоящую методику.

На рабочем месте должны быть приняты меры по обеспечению защиты от воздействия статического электричества.

При проведении всех видов работ с АЦВ необходимо пользоваться антистатическим браслетом.

Работать с АЦВ необходимо при отсутствии резких изменений температуры окружающей среды. Для исключения сбоев в работе, измерения необходимо производить при отсутствии резких перепадов напряжения питания сети, вызываемых включением и выключением мощных потребителей электроэнергии и мощных импульсных помех.

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 242 В.

При определении абсолютных погрешностей измерений модуля и фазы коэффициентов отражения и передачи, 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.

Порядок установки АЦВ на рабочее место, включения, управления и дополнительная информация приведены в руководстве по эксплуатации: «Анализаторы цепей векторные ZNBT8, ZNBT20. Руководство по эксплуатации».

Убедиться в выполнении условий проведения поверки.

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

Выдержать АЦВ во включенном состоянии не менее 30 минут.

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

• 7 Проведение поверки

Провести визуальный контроль чистоты всех СВЧ соединителей поверяемого АЦВ, включая соединители мер из состава набора калибровочных мер и кабеля.

При внешнем осмотре установить соответствие соединителей измерительных портов АЦВ, соединителей мер, коаксиальных переходов и кабеля СВЧ следующим требованиям:

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

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

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.

Провести чистку СВЧ соединителей. Процедура чистки соединителей включает в себя продувку соединителей сжатым воздухом (использовать баллончик со сжатым воздухом или резиновую грушу) с целью удаления частиц пыли и частиц отслоившихся токопроводящих покрытий и протирку токоведущих поверхностей соединителей спиртом этиловым ректификованным. Протирку производить при помощи ватной палочки смоченной в спирте.

После протирки просушить соединители и убедиться в отсутствии остатков спирта внутри соединителей. Провести визуальный контроль чистоты соединителей, убедиться в отсутствии посторонних частиц. В случае необходимости чистку повторить.

Результаты выполнения операции считать положительными, если:

• - кабели СВЧ и меры из состава набора калибровочных мер не имеют механических повреждений;

• - 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 АЦВ и все элементы из его комплекта, разборчива;

• - пломбы не нарушены.

Установить параметры АЦВ: [ SYSTEM: Help: About... ].

В открывшемся программном окне на экране АЦВ должен отобразится номер установленной версии (идентификационный номер) программного обеспечения.

Результаты выполнения операции считать положительными, если номер установленной версии (идентификационный номер) программного обеспечения соответствует приведенному в технической документации.

Определение метрологических характеристик

Установить параметры АЦВ:

• -  [ SETUP: Freq.Ref.: Internal ];

• -  [ MEAS : Wave Quantities: al Source Port 1 ];

• - [ SWEEP: Sweep Type :CW Mode];

• - [ CENTER : CW Frequency: 100 kHz; Power: 0 dBm ];

• -  [ SWEEP : Sweep Control: Single: Restart Sweep ].

Подключить к измерительному порту 1 АЦВ частотомер электронно-счетный CNT-90XL, работающий от внешней опорной частоты 10 МГц со стандарта частоты GPS-12RG. Измерить значение частоты АЦВ. Вычислить значение относительной погрешности установки частоты.

Установить параметр АЦВ [ CENTER: CW Frequency 1:

• - 9 kHz и 8.5 GHz для ZNBT8;

• - 20 GHz для ZNBT20.

Измерить значение частоты АЦВ. Вычислить значение относительной погрешности установки частоты.

Результаты проверки считать положительными, если значение относительной погрешности установки частоты не более ±11 О*⁶ и не более ±14 О’⁷ с опцией В4.

Подключить к измерительным портам АЦВ 1 и 2 нагрузки согласованные.

Установить параметры АЦВ:

• -  [ MEAS : S21 (и также S12) ];

• - [ POWER : Power : 10 dBm ];

• - [ POWER : Bandwidth : 10 Hz ]

• - [ SWEEP : Number of points : 501 ]

• - [ CHANNEL > POWER BW AVG > Factor: 21 / On / Reset ].

После завершения процесса усреднения, при помощи маркера, определить максимальное значение измерительной трассы S21 (а также S12) в диапазоне рабочих частот.

Провести аналогичные измерения для остальных портов АЦВ, используя порт 1 в качестве опорного и выбирая измерения трасс Sil (а также Sli), где i- номер используемого порта.

Результаты проверки считать положительными, если модуль измеренного максимального значения измерительной трассы не менее значений, указанных в таблице 3.

Таблица 3

Установить параметры АЦВ:

• -  [ MEAS : Wave Quantities: bl Source Port 1 ] (для порта 1);

• - [ POWER: Power:—40 dBm ];

• - [ POWER: Power: RF Off All Channels ];

• - [ POWER: Bandwidth : 1 kHz ];

• -  [ SWEEP : Number of points : 501 ];

• - [ CHANNEL > POWER BW AVG > Factor: 21 / On / Reset ].

Подключить к измерительным портам 1 и 2 АЦВ нагрузки согласованные.

После завершения процесса усреднения, при помощи маркера, определить максимальное значение измерительной трассы «Ы Source Port 1» в диапазоне рабочих частот. Вычислить уровень собственного шума приемников, нормализованный к полосе 1 Гц, путем вычитания из измеренного максимального значения измерительной трассы «Ы Source Port 1» величины 30 дБ.

Установить параметры АЦВ:

• -  [ MEAS : Wave Quantities : Ь2 Source Port 1 ] (для порта 2 ).

После завершения процесса усреднения, при помощи маркера, определить максимальное значение измерительной трассы «Ь2 Source Port 1» в диапазоне рабочих частот. Вычислить уровень собственного шума приемников, нормализованный к полосе 1 Гц, путем вычитания из измеренного максимального значения измерительной трассы «Ь2 Source Port 1» величины 30 дБ.

Провести аналогичные измерения для остальных портов АЦВ, используя порт 1 в качестве опорного и выбирая измерения трасс «bi Source Port 1» , где i- номер используемого порта.

Результаты проверки считать положительными, если уровень собственного шума приемников, нормализованный к полосе 1 Гц не более значений, указанных в таблице 4.

Таблица 4

• 7.6. Определение среднеквадратического значения шумов измерительной трассы Подключить к измерительным портам 1 и 2 АЦВ нагрузки короткозамкнутые. Установить параметры АЦВ:

• -  [ MEAS : S11 (а также S22) ];

• - [ POWER : Power: 0 dBm ];

• -  [ POWER: Bandwidth: 10 kHz ];

• -  [ SWEEP: Number of points : 1001 ].

Выполнить автомасштабирование измерительной трассы. Определить частоты, где наблюдается максимальное значение флюктуаций измерительной трассы. Зафиксировать значения этих частот fN.

Установить параметры АЦВ:

• - [ SWEEP: Sweep Type : CW Mode];

• - [ POWER: Bandwidth : 10 kHz ];

• - [ CENTER: CW Frequency: f_N ];

• - [ SWEEP: Number of points : 201 ];

• - [ TRACE CONFIG : Trace statistics : Mean/Std Dev/RMS ];

• -  [ SWEEP : Sweep Control: Single : Restart Sweep ];

Зафиксировать измеренное среднеквадратическое значение шумов при измерении модуля коэффициента отражения на частоте fw (Statistics Std Dev value): SDshort-

Подключить к измерительному порту 1 (2) АЦВ нагрузку холостого хода из набора калибровочных мер АЦВ.

Зафиксировать измеренное среднеквадратическое значение шумов при измерении модуля коэффициента отражения на частоте fN (Statistics Std Dev value): SDopen-

Из значений: SDshort и SDopen выбрать максимальные.

Провести аналогичные измерения для остальных портов АЦВ, выбирая измерения трасс «Sii», где i- номер используемого порта.

Результаты проверки считать положительными если среднеквадратическое значение шумов измерительной трассы при измерении модуля/фазы коэффициента отражения не более значений, указанных в таблице 5.

♦

Таблица 5

• 7.7.1. Для проведения проверки диапазона установки уровня выходной мощности подключить преобразователь (далее ваттметр) NRP-Z55 через адаптер NRP-Z4 к одному из USB разъемов АЦВ.

Установить параметры АЦВ:

• -  [ MEAS : Power Sensor: Power Meter Pmtrl, Source Port 1, Auto Zero];

• - [ POWER: Power: 13 dBm ].

Подключить ваттметр NRP-Z55 к измерительному порту 1 АЦВ через переход измерительный.

После завершения процесса развертки, при помощи маркера, определить максимальные значения выходной мощности АЦВ как значения измерительной трассы в диапазоне рабочих частот.

Установить параметры АЦВ:

• - [ SWEEP : Sweep Type : CW Mode ];

• - [ CENTER : CW Frequency : 8,5 GHz (20 GHz для ZNBT20);

• - [ POWER : Power: -55 dBm (-30 dBm для ZNBT20 ].

Подключить анализатор спектра FSV30 к измерительному порту 1 АЦВ через переход измерительный и кабель. На анализаторе установить центральную частоту 8,5 ГГц (или 20 ГГц для ZNBT20), полосу обзора 1 МГц, полосу 1 кГц.

При наличии опции аттенюатора в канале источника В21 установить:

• - [ POWER : Power: -85 dBm (-60 dBm для ZNBT20 ].

После завершения процесса развертки, при помощи маркера, определить минимальные значения выходной мощности АЦВ.

Повторить измерения для всех измерительных портов АЦВ, выбирая Source Port i и контролируя наличие опции В2Х для соответствующего порта, где i - номер измерительного порта.

• 7.7.2. При проведении проверки абсолютной погрешности установки уровня выходной

мощности минус 10 дБ/мВт и погрешности измерения уровня мощности минус 10 дБ/мВт опорным каналом АЦВ в диапазоне частот подключить ваттметр NRP-Z55 к измерительному порту АЦВ Анализаторы цепей векторные ZNBT8, ZNBT20                                                лист 10

Методика Поверки РТ-МП-4131-441-2017                                                       листов 15

через переход измерительный и измерить уровень мощности. Измерения проводить на следующих фиксированных частотах £_пм: 100 кГц; 10 МГц; 50 МГц; 100 МГц; 500 МГц; 1 ГГц; 2 ГГц; 3 ГГц; 4 ГГц; 4,5 ГГц; 5 ГГц, 6 ГГц, 7 ГГц, 8,5 ГГц (для ZNBT20 - дополнительно от 9 ГГц до 20 ГГц с шагом 1 ГГц). Последовательность операций описана ниже.

Подготовить к работе ваттметр NRP-Z55 в соответствии с его руководством по эксплуатации.

Установить параметры АЦВ:

• -  [ MEAS : Wave Quantities : al Source Port 1 ];

• - [ SWEEP: Sweep Type: CW Mode ];

• -  [ SWEEP: Sweep Params: Number of Points 5 ];

• - [ POWER: Bandwidth : 100 Hz ];

• - [ POWER: Power : -10 dBm ];

• -  [ CENTER: CW Frequency: f_It3M ];

• -  [ TRACE CONFIG : Trace statistics : Mean/Std Dev/RMS ];

• -  [ SWEEP: Sweep Control: Single : Restart Sweep ].

При смене рабочей частоты изменять параметр [ CENTER : CW Frequency: f_1OM ].

Измерить ваттметром уровень выходной мощности на порте АЦВ (Р1изм в дБ/мВт). Рассчитать абсолютную погрешность установки уровня выходной мощности по формуле:

ДР = Р1изм - Руст,

где Руст- установленный уровень мощности минус 10 дБ/мВт.

Зафиксировать измеренное значение мощности в опорном канале АЦВ Statistics Mean values: (Р2_Изм в дБ/мВт). Рассчитать абсолютную погрешность измерения уровня мощности в опорном канале АЦВ по формуле:

ДР = Р2изм — Р1изм»

Выполнить операции пунктов на всех тестовых частотах.

Выполнить операции для измерительного порта i АЦВ, установив предварительно параметр [ MEAS : Wave Quantities: ai Source Port i ].

1.13. При проведении проверки абсолютной погрешности измерения уровня выходной мощности минус 10 дБ/мВт приемным каналом АЦВ в диапазоне частот подключить кабель СВЧ к измерительному порту 1 АЦВ. К свободному концу кабеля СВЧ подключить ваттметр NRP-Z55 через переход измерительный и провести измерения мощности. Отключить ваттметр от кабеля и свободный конец кабеля подключить к порту 2 АЦВ. Измерить уровень мощности в приемнике Ь2 АЦВ.

Измерения проводить на фиксированных частотах £_пм, указанных выше.

Установить параметры АЦВ:

• -  [ MEAS : Wave Quantities : b2 Source Port 1 ];

• - [POWER:Power:-10dBm];

• - [ SWEEP: Sweep Type : CW Mode];

• -  [ SWEEP : Sweep Params : Number of Points 5 ];

• - [ POWER : Bandwidth : 100 Hz ];

• - [ TRACE CONFIG : Trace statistics : Mean/Std Dev/RMS ];

• - [ CENTER: CW Frequency: f„_3M ].

При смене рабочей частоты изменять параметр [ CENTER: CW Frequency: f_inM ]♦

Измерить уровень мощности Pl изм в дБ/мВт на выходе кабеля СВЧ с помощью ваттметра. Зафиксировать результат измерений.

Отключить ваттметр от кабеля и свободный конец кабеля подключить к порту 2 АЦВ. Зафиксировать измеренное значение мощности в приемнике Ь2 АЦВ Statistics Mean values: (Р2изм в дБ/мВт). Рассчитать абсолютную погрешность измерения уровня мощности в измерительном канале АЦВ по формуле:

ЛР=Р2изм - Р^изм,

Выполнить операции пунктов на всех тестовых частотах.

Выполнить операции пунктов для i-oro измерительного приемника bi АЦВ, установив предварительно параметр [ MEAS : Wave Quantities: bi Source Port 1 ].

Повторить операции для измерительного канала порта 1 (bl), используя в качестве источника любой другой измерительный порт.

Результаты проверки считать положительными, если диапазон установки уровня выходной мощности соответствует значениям, указанным в таблице 6, пределы допускаемой относительной погрешности установки уровня мощности минус 10 дБ/мВт соответствуют значениям, указанным в таблице 7, пределы допускаемой относительной погрешности измерения уровня мощности минус 10 дБ/мВт соответствуют значениям, указанным в таблице 8.

Таблица 6

Таблица 7

Таблица 8

Определение погрешностей измерений модуля и фазы коэффициента отражения выполняется в соответствии с МИ 3411-2013 «Анализаторы цепей векторные. Методика определения метрологических характеристик» (пп. 10.6 и 11.1), после выполнения полной двухпортовой калибровки портов 1 и 2 в конфигурации «розетка»-«вилка» с помощью измерительного кабеля и калибровочного набора (ZV-Z270 для ZNBT8 и ZV-Z235 для ZNBT20). В процессе проведения калибровки и в процессе последующих измерений, изменение температуры окружающего воздуха не должно быть не более ±1 °C. Подключение калибровочных и эталонных мер производить с использованием ключа тарированного из набора калибровочных мер.

Установить количество точек таким, чтобы частоты измерений и частоты поверки эталонных мер коэффициента отражения и коэффициента передачи совпадали, для исключения погрешности интерполяции между точками.

Результаты проверки считать положительными, если пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений модуля/фазы коэффициента отражения, дБ/градус, для диапазонов частот и модуля коэффициента отражения не превышают значений, приведенных в таблице 9.

Таблица 9

Погрешность измерения модуля и фазы коэффициента передачи выполняется, после выполнения полной двухпортовой калибровки АЦВ. В процессе проведения калибровки и в процессе последующих измерений, изменение температуры окружающего воздуха не должно быть не более ±1 °C. Подключение калибровочных и эталонных мер производить с использованием ключа тарированного из набора калибровочных мер.

Выполнить предустановку АЦВ ([ PRESET ]). Установить полосу пропускания фильтра ПЧ 10 Гц, уровень мощности 0 дБ/мВт. Установить количество точек таким, чтобы частоты измерений и частоты поверки эталонных мер коэффициента передачи совпадали, для исключения погрешности интерполяции между точками. Создать измерительную трассу для измерения параметров S21 ■

Подключить кабели СВЧ к измерительным портам 1 и 2 АЦВ. Выполнить полную двухпортовую калибровку TOSM в конфигурации «вилка»-«вилка» в соответствии с указаниями руководства по эксплуатации АЦВ.

Последовательность измерения эталонных мер коэффициента передачи из набора ZV-Z270 описывается ниже.

Подключить к порту 1 и порту 2 через кабели СВЧ эталонную меру коэффициента передачи. Выполнить авто-масштабирование измерительных трасс.

Определить с помощью маркеров значения модуля и фазы коэффициента передачи в диапазоне рабочих частот в точках поверки эталонной меры.

Для каждой из частот поверки определить абсолютные погрешности измерений модуля и фазы коэффициента передачи по формуле:

ДХ = Х_изл1-Х_зт,

где Х_зм - модуль/фаза коэффициента передачи эталонной меры на частоте поверки.

Затем подключить к АЦВ эталонную меру КП - аттенюатор RSC. Последовательность измерений описывается ниже.

Подключить к порту 1 и порту 2 через кабели СВЧ эталонную меру коэффициента передачи. На АЦВ провести учет вносимого ослабления эталонной меры, выполнив для трассы:

• - [ TRACE FUNCT ]

• - [ Data -> Mem ]

• - [ Show Mem : off ]

• - [ Math = Data/Mem : on ]

На аттенюаторе поочередно устанавливать номинальные значения разностного ослабления из ряда 10; 20; 30; 40; 50; 60 дБ

Определить с помощью маркеров значения модуля Л_и11< в диапазоне рабочих частот в точках поверки эталонной меры.

Для каждой из частот поверки определить абсолютные погрешности измерений модуля коэффициента передачи, по формулам:

= А юл — А _зт ,• где А_зт - модуль КП эталонной меры на частоте поверки.

Результаты проверки считать положительными, если пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения модуля/фазы коэффициента передачи, дБ/градус, для диапазонов частот и модуля коэффициента передачи, не превышают значений, приведенных в таблице 10.

Таблица 10

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

• 8.2 При положительных результатах поверки оформляют свидетельство о поверке. В свидетельство о поверке заносят серийные номера набора калибровочных мер и кабеля СВЧ, с которыми выполнялась поверка АЦВ.

Знак поверки наносится на заднюю панель анализаторов цепей векторных ZNBT8, ZNBT20 или на свидетельство о поверке.

• 8.3 При отрицательных результатах поверки, выявленных при внешнем осмотре, опробовании или выполнении операций поверки, выдается извещение о непригодности с указанием причин.

Начальник лаборатории № 441 ФБУ «Ростест-Москва»

Начальник сектора №1 лаборатории № 441

ФБУ «Ростест-Москва»

Анализаторы цепей векторные ZNBT8, ZNBT20

Методика Поверки РТ-МП-4131-441-2017

лист 15

листов 15

¹

дБ/мВт - дБ относительно 1 мВт Анализаторы цепей векторные ZNBT8, ZNBT20 Методика Поверки РТ-МП-4131-441-2017