Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

54 страницы

389.00 ₽

Купить МИ 3411-2013 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Рекомендация распространяется на анализаторы цепей векторные и устанавливает методику определения их основных метрологических характеристик, к которым относятся: погрешность измерений комплексного коэффициента отражения однопортовых и двухпортовых устройств; погрешность измерений комплексного коэффициента передачи двухпортовых устройств.

 Скачать PDF

Оглавление

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Требования к показателям точности

4 Требования к средствам измерений

5 Метод измерений

6 Требования безопасности

7 Требования к квалификации операторов

8 Требования к условиям измерений

9 Подготовка к выполнению измерений

10 Порядок выполнения измерений

     10.1 Внешний осмотр

     10.2 Проверка присоединительных размеров

     10.3 Определение среднеквадратического отклонения результата измерений

     10.4 Определение мощности собственного шума и относительного собственного шума приемников

     10.5 Определение случайной погрешности

     10.6 Определение систематической и суммарной погрешностей

     10.7 Измерение характеристик устройств

11 Обработка результатов измерений

     11.1 Систематическая погрешность измерений

     11.2 Случайная погрешность измерений

     11.3 Суммарная погрешность измерений

12 Оформление результатов измерений

Приложение А (справочное). Теоретические основы векторного анализа цепей

Приложение Б (справочное). Последовательность действий при расчете погрешности

Приложение В (справочное). Идентификационные данные программы "VNA Calibration Verification"

Приложение Г (справочное). Систематические ошибки

 
Дата введения01.01.2019
Добавлен в базу01.10.2014
Актуализация01.01.2019

Этот документ находится в:

Организации:

11.07.2013УтвержденФГУП СНИИМ
РазработанООО Планар
РазработанООО НПК ТАИР
РазработанПредставительство фирмы РОДЕ и ШВАРЦ ГМБХ и КО.КГ
РазработанФГУП СНИИМ
Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ЕОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «СИБИРСКИЙ ЕОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОЕО КРАСНОЕО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОЕИИ» (ФЕУП «СНИИМ») ФЕДЕРАЛЬНОЕ О АЕЕНТСТВА ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕЕУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОЕИИ (РОССТАНДАРТА)

РЕКОМЕНДАЦИЯ

ЕОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

АНАЛИЗАТОРЫ ЦЕПЕЙ ВЕКТОРНЫЕ.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

МИ 3411-2013

Новосибирск

2013

ПРЕДИСЛОВИЕ

РАЗРАБОТАНА Представительством фирмы «РОДЕ И ШВАРЦ ГМБХ И КО.КГ» (Германия) г. Москва, обществом с ограниченной ответственностью «НПК ТАИР» (ООО «НПКТАИР») г. Томск, обществом с ограниченной ответственностью «Планар» (ООО «Планар») г. Челябинск, федеральным государственным унитарным предприятием «Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии» (ФГУП «СНИ-ИМ») г. Новосибирск.

ИСПОЛНИТЕЛИ Пивак А.В., Губа В.Г., Иващенко И.А., Конышев А.В.

УТВЕРЖДЕНА ФГУП «СНИИМ» «11» июля 2013 г.

ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ФГУП «ВНИИМС» «01» августа 2013 г.

ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ

II


MAX


|fn|=|f22|=i


(8)



MAX


(9)


Известные эффективные параметры дают возможность рассчитать погрешность измерений комплексных коэффициентов передачи и отражения произвольных однопортовых или двухпортовых устройств. Краткая последовательность действий при расчете погрешности приведена в приложении Б, формулы представлены в пункте 11.

Дополнительно, с помощью данного метода можно определять параметры двухпортовых устройств с малыми потерями, таких как переходы, или параметры кабельных сборок при различном изгибе для оценки влияния на погрешность измерений ВАЦ, или уход параметров искажающих адаптеров согласно модели ВАЦ со временем или изменении условий окружающей среды.

Порядок выполнения измерений приведен в пункте 10.

5.3 Расчет суммарной погрешности измерений производится по формулам, приведенным в пункте 11.3.

6    Требования безопасности

6.1    К работе допускается квалифицированный персонал, имеющий практический опыт в области радиотехнических измерений. При проведении измерений необходимо соблюдать требования: «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

6.2    На рабочем месте должны быть приняты меры по обеспечению защиты от воздействия статического электричества. Для исключения сбоев в работе, измерения следует проводить при отсутствии резких перепадов напряжений питающей сети, вызываемых включением и выключением мощных потребителей электроэнергии и мощных импульсных помех.

6.3    Дополнительные требования безопасности приведены в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа.

7    Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений и обработке их результатов допускается инженерно-технический персонал, имеющий опыт работы с радиотехническими элементами, блоками или установками, ознакомленный с эксплуатационной документацией на применяемые средства.


11


8    Требования к условиям измерений

Условия измерений должны соответствовать требованиям, установленным в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа.

Работать с векторными анализаторами цепей 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.

Рекомендуемые условия измерений:

-    температура окружающего воздуха от 23 до 26 °С;

-    изменение температуры окружающего воздуха не более ±1 °С;

-    относительная влажность воздуха не более 80 % при 25 °С;

-    атмосферное давление от 630 до 800 мм рт. ст.

9    Подготовка к выполнению измерений

9.1    Порядок установки на рабочее место, включения, установки программного обеспечения, управления и дополнительная информация приведены в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа.

9.2    Убедиться в выполнении условий проведения измерений.

9.3    Выдержать ВАЦ в выключенном состоянии и остальные средства в условиях проведения измерений не менее двух часов, если они находились в отличных от них условиях.

9.4    Выдержать ВАЦ во включенном состоянии не менее времени установления рабочего режима.

10    Порядок выполнения измерений

Перед проведением измерений следует установить основные параметры ВАЦ:

-    диапазон рабочих частот Д/, при необходимости, с разбиением на несколько поддиапазонов;

-    выходную мощность Рвых;

-    полосу пропускания фильтра промежуточной частоты (ПЧ) Д/пч.

ПАРАМЕТРЫ ВАЦ НЕОБХОДИМО ВЫБИРАТЬ В СООТВЕТСТВИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧЕЙ. ПРЕДПОЛАГАЕТСЯ, ЧТО ПРИ НИХ БУДУТ ПРОВОДИТЬСЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМЫХ УСТРОЙСТВ.

ПРЕДЕЛЫ СЛУЧАЙНОЙ И СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ БУДУТ РАССЧИТАНЫ ИМЕННО ДЛЯ ЗАДАННОГО НАБОРА ПАРАМЕТРОВ.

12

10.1 Внешний осмотр

Провести визуальный контроль чистоты соединителей измерительных портов ВАЦ, кабельных сборок при наличии, штатного и эталонного средства «калибровки». В случае обнаружения посторонних частиц выполнить чистку соединителей.

Порядок проведения чистки указан в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа.

Чистку коаксиальных соединителей проводить по следующей методике:

Рисунок 2 - Соединители тип III или тип N





- протереть поверхности соединителей, указанные стрелками на рисунке 2 или 3, палочкой с ватным тампоном, смоченным в спирте;

Рисунок 3 - Соединители тип IX, тип 3,5 мм или тип I (2,4 мм)

-    провести чистку остальных внутренних поверхностей соединителей, продув их воздухом;

-    просушить соединители, убедиться в отсутствии остатков спирта внутри соединителей;

-    провести визуальный контроль чистоты соединителей, убедиться в отсутствии посторонних частиц;

-    при необходимости чистку повторить.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРИМЕНЯТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ ДЛЯ ЧИСТКИ СОЕДИНИТЕЛЕЙ.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРОТИРАТЬ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОВОДНИК СОЕДИНИТЕЛЕЙ «РОЗЕТКА». ЧИСТКУ ПРОВОДИТЬ ПРОДУВКОЙ ВОЗДУХОМ.

При внешнем осмотре соединителей проверить:

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

13

- целостность резьбы, которая должна обеспечивать свободное наворачи-вание накидной гайки.

Проверить отсутствие глубоких царапин и вмятин на корпусе всех устройств.

Провести визуальный контроль целостности кабельных сборок.

При обнаружении повреждений необходимо выполнить ремонт.

10.2    Проверка присоединительных размеров

Проверке подлежат соединители измерительных портов ВАЦ, кабельных сборок, штатного и эталонного средства «калибровки».

Порядок проверки и нормы на присоединительные размеры указаны в эксплуатационной документации на ВАЦ конкретного типа и на средства «калибровки».

Проверку присоединительных размеров проводят универсальным инструментом для измерений линейных размеров (микрометром, индикатором часового типа) или специализированным комплектным инструментом типа КИСК-7, КИСК-3,5.

При обнаружении несоответствий размеров проверяемого соединителя установленным нормам необходимо выполнить ремонт. Устройство с такими соединителями бракуют.

10.3    Определение среднеквадратического отклонения результата измерений

В процессе проверки определяются среднеквадратические отклонения результата измерений модулей 5)у, обусловленные шумами измерительной трассы при номинальном уровне выходной мощности.

Проверку выполнять в следующей последовательности:

-    установить параметры по умолчанию;

-    установить диапазон рабочих частот А/, МГц;

-    установить требуемое количество точек по частоте (количество точек может быть установлено согласно измерительной задаче);

-    установить выходную мощность Рвых в дБм1} или мВт; мощность не должна превышать допустимого уровня, указанного в документации ВАЦ, для сохранения линейного режима работы приемников; если ВАЦ имеет встроенные управляемые аттенюаторы перед приемниками, то допускается увеличивать выходную мощность на величину вносимого ослабления аттенюаторов;

-    установить полосу пропускания фильтра ПЧ Д/пч 1 кГц; рекомендуется устанавливать полосу пропускания фильтра ПЧ, соответствующую измерительной задаче;

lj дБм - дБ относительно 1 мВт.

14

-    подключить к измерительным портам ВАЦ нагрузки короткозамкнутые и (или) холостого хода из состава штатного или эталонного средств «калибровки»; если в качестве средств «калибровки» применяются электронные калибраторы, то следует использовать нагрузки, указанные в таблице 1;

-    провести нормировку частотной неравномерности результата измерений модуля 5Ц, применив математическую операцию деления комплексных величин «Данные/Память»;

-    с помощью статистической обработки данных, обычно реализованной в программном обеспечении1;), определить и зафиксировать среднеквадратические отклонения <7h($n) результата измерений модуля 5Ц в линейном масштабе на тех частотах, на которых необходимо вычислить погрешность измерений (например, частоты могут быть граничными некоторых поддиапазонов, присущих ВАЦ конкретного типа, или могут быть связаны с точками, на которых наблюдается максимальная флуктуация результата измерений; также выбор частот может быть обусловлен техническими характеристиками исследуемых устройств);

-    аналогично определить среднеквадратические отклонения ah(S22) модуля S22 на требуемых частотах;

-    для определения среднеквадратических отклонений модулей 521 и S12 необходимо подключить к измерительным портам ВАЦ кабельную сборку, соединив их между собой, вместо нагрузок; количество кабельных сборок, подключаемых к портам, определяется измерительной задачей; если кабельных сборок две, и они не могут быть соединены напрямую, то необходимо использовать дополнительный переход из состава штатного или эталонного средств «калибровки» либо переход, указанный в таблице 1;

-    провести нормировку частотной неравномерности результата измерений модулей S21 и S12 или применить математическую операцию деления комплексных величин «Данные/Память»;

-    с помощью статистической обработки данных определить и зафиксировать среднеквадратические отклонения <rh(S21) и <т(512) модулей S21 и S12 на требуемых частотах;

Отклонения <тп{$ц) следует использовать при расчете относительного собственного шума компаратора ВАЦ Л/(52у) по формуле (22).

|) Если программное обеспечение не имеет функции статистической обработки данных на выбранной частоте, то рекомендуется перевести ВАЦ в режим работы на одной фиксированной частоте, при количестве точек (количестве наблюдений) не менее 101, и вычислить среднеквадратическое отклонение результата с помощью статистической обработки всей трассы (всех измеренных точек проверяемой характеристики). При измерении на фиксированной частоте результат будет представлять собой характеристику, изменяющуюся во времени. Допускается проводить расчет отклонения результата с помощью статистической обработки всей трассы в окрестности выбранной частоты с минимальным диапазоном перестройки, на котором укладывается не менее 101 точки по частоте.

15

10.4 Определение мощности собственного шума и относительного собственного шума приемников

Проверка предполагает, что пределы погрешности установки выходной мощности компаратора ВАЦ соответствуют заданным нормам.

Мощность собственного шума проверяется только для величин 521 и S12. Для 5Ц мощность собственного шума считается равной мощности шума $12> а для S2 2 - мощности шума S21.

Проверку выполнять в следующей последовательности:

-    установить параметры по умолчанию;

-    установить диапазон рабочих частот А/, МГц;

-    установить требуемое количество точек по частоте (количество точек может быть установлено согласно измерительной задаче);

-    установить полосу пропускания фильтра ПЧ А/пч, при которой в дальнейшем будут проводиться измерения параметров исследуемых устройств;

-    установить выходную мощность Рвых в дБм или мВт, соответствующую линейному режиму работы приемников; рекомендуется устанавливать мощность согласно измерительной задаче;

-    подключить к портам ВАЦ, соединив их между собой, кабельную сборку одну или две в зависимости от измерительной задачи; если кабельных сборок две, и они не могут быть соединены напрямую, то необходимо использовать дополнительный переход из состава штатного или эталонного средств «калибровки» либо переход, указанный в таблице 1;

-    с помощью статистической обработки данных определить среднюю мощность Ризм в измерительных приемниках, дБм; пример результата измерений, и обозначение приемников приведены на рисунке 4; В(1) - мощность в измерительном приемнике «В» в случае, когда источником сигнала является порт 1, А(2) - мощность в измерительном приемнике «А» в случае, когда источником сигнала является порт 2; рекомендуется округлять Ризм до первого десятичного знака;

-    для величин S21 и S12, провести нормировку частотной неравномерности результата измерений модулей S21 и 512 или применить математическую операцию деления комплексных величин «Данные/Память»;

16

Рисунок 4 - Результат измерений мощности в приемниках

-    отсоединить кабельную сборку и подключить к измерительным портам ВАЦ нагрузки согласованные из состава штатного или эталонного средств «калибровки» и (или) нагрузки, указанные в таблице 1; допускается не отсоединять кабельную сборку, а нагрузки согласованные подключать к ней;

-    с помощью статистической обработки данных определить и зафиксировать средние значения модулей S21 и S12 в линейном масштабе на тех частотах, на которых необходимо вычислить погрешность измерений;

-    определить относительный собственный шум приемников n(Si7) на требуемых частотах по формуле:

4%) = |%|.    (10)

-    вычислить мощность собственного шума    дБм,    в    полосе    пропус

кания фильтра ПЧ Д/пч по формуле:

— ^изм[дБм] + Sij [дБ],    (11)

где 5)7[дБ] = 20 ■ lg(\Sij\).

При необходимости, сравнить измеренную мощность собственного шума ^L^ij) с приведенными в документации нормами.

Вычислить относительный собственный шум компаратора N(SLj) по формуле (22) для требуемого уровня \SLj\ и частоты.

«№;) = J(<7ft(5iy)-|%|)2+„(Sy)2.

17

10.5 Определение случайной погрешности

Для расчета случайной погрешности измерений модуля и фазы предварительно необходимо оценить нестабильность Я (■%,-), обусловленную флуктуацией параметров искажающих адаптеров из-за неидеального качества изготовления соединителей измерительных портов и средств «калибровки», а также качества используемых кабельных сборок.

Проверку проводить в следующей последовательности:

-    установить параметры по умолчанию;

-    установить диапазон рабочих частот А/, выходную мощность Рвых и п0“ лосу пропускания фильтра ПЧ А/пч согласно измерительной задаче; пределы случайной погрешности будут рассчитаны именно для заданного набора параметров; выходная мощность должна соответствовать установленной при определении среднеквадратических отклонений <rh(Sij); полоса пропускания фильтра ПЧ должна соответствовать установленной при измерении относительного собственного шума приемников п(Ёу);

-    установить количество точек в зависимости от требуемого шага по частоте (частотной детализации);

-    выполнить полную двухпортовую «калибровку» ВАЦ с помощью штатного средства калибровки; если ВАЦ с одним измерительным портом, следует выполнить полную однопортовую «калибровку»;

-    зафиксировать полученные при «калибровке» оценки ошибок Ёдр, Ё$р, Ё[р, Ёрр, Ёрр, ЁрН, ЁрН, Ё[н, ЁрН, Ёрр в линейном масштабе на каждой частоте измерений с помощью средств программного обеспечения; для ВАЦ с одним измерительным портом оценок будет всего три Ё^, Ё$ и Ёр;

-    повторно выполнить полную однопортовую или двухпортовую «калибровку» с помощью штатного средства; если используется электронный калибратор, то необходимо отсоединить его от портов ВАЦ и подключить заново, повернув на угол приблизительно равный 120 градусам;

ПОВТОРНУЮ «КАЛИБРОВКУ» СЛЕДУЕТ ВЫПОЛНЯТЬ С МИНИМАЛЬНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ КАБЕЛЬНЫХ СБОРОК.

«КАЛИБРОВКИ» РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРОВОДИТЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО БЕЗ ПЕРЕРЫВА.

-    снова зафиксировать оценки ошибок;

-    вычислить все элементы вектора Export или ^тport в соответствии с формулой (1):

port = (.EdFI ~ EdF2> EsFI ~ &SF2> ^LFl ~ ^LF2> ^RFl ~ ^RF2>

Eppi — EpF2,...),

18

Ei port — (Ebi Ё[)2> Esi — Ё$2> Eri Er2),

где индекс «1» или «2» отражает принадлежность к первой или второй «калибровке».

Пример расчета элементов вектора Export приведен на рисунке 5. Трекинг отражения и передачи вычисляются, как 1 + (EF1 — Ё*К2) и 1 + (EFF1 — EfF2).


согласование нагрузки \Ё£р\ и |    \



Элементы векторов будут представлять собой эффективные параметры, характеризующие только случайную погрешность Ёек^ = Ёкл.

Рисунок 5 - Эффективные параметры, характеризующие случайную погрешность

- определить |Е(5)7)| по формуле (24) для требуемого уровня \Stj\:

A|5j7| следует вычислять по формулам (13)-(17).

Количество «калибровок» для оценки |Я(5)7)| может быть увеличено. В качестве элементов векторов Export или Eiport должны быть выбраны средние арифметические значения всех пар Ёкп — Ёкт, где индекс «п» и «т» показывает номер проведенной «калибровки».

Количество различных пар при N последовательно выполненных «калиб-

19

ровках» равно биноминальному коэффициенту (числу сочетаний из N по 2, определяемому суммой натуральных чисел от 1 до iV — 1).

К примеру, для трех «калибровок» число пар будет три. Нужно сложить результаты этих пар для каждой ошибки (Ёк1 — Ё*к2), (Ёк1 — Ёкз) и (Ёк2 — Ёкз) и разделить на три.

Также рекомендуется провести проверку с помощью эталонного набора. За результат принять большее из полученных |Р(5Д)| для требуемого уровня |5Д |.

- провести расчет пределов случайной погрешности измерений модуля и фазы 5у по формулам (20) и (21) на требуемых частотах:

180

--arcs

10.6 Определение систематической и суммарной погрешностей

Проверку проводить в следующей последовательности:

-    установить параметры по умолчанию;

-    установить диапазон рабочих частот А/, выходную мощность Рвых и полосу пропускания фильтра ПЧ Д/пч согласно измерительной задаче; пределы систематической погрешности будут рассчитаны именно для заданного набора параметров; выходная мощность должна соответствовать установленной при определении среднеквадратических отклонений (тЛ(5^); полоса пропускания фильтра ПЧ должна соответствовать установленной при измерении относительного собственного шума приемников п(5););

-    установить количество точек в зависимости от требуемого шага по частоте;

-    выполнить двухпортовую «калибровку» ВАЦ с помощью штатного средства «калибровки»; если ВАЦ с одним измерительным портом, следует выполнить однопортовую «калибровку»;

ЕСЛИ «КАЛИБРОВКА» НЕ ЯВЛЯЮТСЯ ПОЛНОЙ, Т.Е. НЕ ВСЕ ОШИБКИ ОЦЕНИВАЮТСЯ, ТО ПРЕДЕЛЫ ПОЕРЕШНОСТИ БУДУТ РАСШИРЕНЫ.

-    зафиксировать полученные при «калибровке» оценки ошибок Ёщ» &SF> E'lf, ErF, £777, Err, Ё$н, Ё[н, Ёдд, ЁЦ в линейном масштабе на каждой частоте измерений с помощью средств программного обеспечения; для ВАЦ с одним измерительным портом оценок будет всего три Ё*0, Ё$ и ЁД

-    выполнить полную однопортовую или двухпортовую «калибровку» с помощью эталонного средства «калибровки»;

20

Содержание

1    Область применения......................................................................................................4

2    Нормативные ссылки.....................................................................................................5

3    Требования к показателям точности............................................................................6

4    Требования к средствам измерений.............................................................................6

5    Метод измерений...........................................................................................................9

6    Требования безопасности............................................................................................11

7    Требования к квалификации операторов..................................................................11

8    Требования к условиям измерений............................................................................12

9    Подготовка к выполнению измерений......................................................................12

10    Порядок выполнения измерений................................................................................12

10.1    Внешний осмотр...................................................................................................13

10.2    Проверка присоединительных размеров...........................................................14

10.3    Определение среднеквадратического отклонения результата измерений.....14

10.4    Определение мощности собственного шума и относительного

собственного шума приемников.........................................................................16

10.5    Определение случайной погрешности...............................................................18

10.6    Определение систематической и суммарной погрешностей...........................20

10.7    Измерение характеристик устройств.................................................................23

11    Обработка результатов измерений.............................................................................25

11.1    Систематическая погрешность измерений........................................................25

11.2    Случайная погрешность измерений...................................................................26

11.3    Суммарная погрешность измерений..................................................................28

12    Оформление результатов измерений.........................................................................29

Приложение А (справочное) Теоретические основы векторного анализа цепей.......30

Приложение Б (справочное) Последовательность действий при расчете

погрешности...............................................................................................50

Приложение В (справочное) Идентификационные данные программы «VNA

Calibration Verification».............................................................................51

Приложение Г (справочное) Систематические ошибки................................................53

III

ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВТОРОЙ «КАЛИБРОВКИ» СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ АЛГОРИТМ, ДАЮЩИЙ МАКСИМАЛЬНУЮ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ; АЛГОРИТМ ДОЛЖЕН БЫТЬ ОПИСАН В ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА ВАЦ КОНКРЕТНОГО ТИПА; ЭТАЛОННОЕ СРЕДСТВО «КАЛИБРОВКИ» ДОЛЖНО ОБЕСПЕЧИВАТЬ РЕАЛИЗАЦИЮ ДАННОГО АЛГОРИТМА.

ПОВТОРНУЮ «КАЛИБРОВКУ» СЛЕДУЕТ ВЫПОЛНЯТЬ С МИНИМАЛЬНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ КАБЕЛЬНЫХ СБОРОК.

«КАЛИБРОВКИ» РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРОВОДИТЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО БЕЗ ПЕРЕРЫВА.

-    снова зафиксировать оценки ошибок;

-    вычислить вектор Export или Крап в соответствии с формулой (1):

Export = i^DFl ~ E[)F2> EsFI ~ EsF2> ^LFl ~ ^LF2> ЁRF1 ~ ErF2> Ejfi — EtF2> ■■■ X

Export = (ED1 — ED2,ES1 — ES2,ER1 — ER2).

Элементы векторов будут представлять собой эффективные параметры,

Аб/Т

характеризующие систематическую погрешность tk .

Пример расчета элементов вектора E^vfort приведен на рисунке 6. Трекинг отражения и передачи вычисляются, как 1 + (ER1 — ER2) и 1 + (£fF1 — EfF2).

21

РЕКОМЕНДАЦИЯ

Группа Т88.8

Государственная система обеспечения единства измерений

Анализаторы цепей векторные.

Методика определения метрологических характеристик

МИ 3411-2013

1 Область применения

1.1    Настоящая рекомендация распространяется на анализаторы цепей векторные (далее ВАЦ) и устанавливает методику определения их основных метрологических характеристик, к которым относятся:

-погрешность измерений комплексного коэффициента отражения однопортовых и двухпортовых устройств;

- погрешность измерений комплексного коэффициента передачи двухпортовых устройств.

1.2    Методика основана на методе сравнения калибровок, использование которого требует наличия эталонного набора мер или эталонного электронного модуля калибровки с известными метрологическими характеристиками.

1.3    Методика может быть использована для определения метрологических характеристик ВАЦ в волноводе с сечением, отличающимся от его измерительных портов и не указанным в описании типа (эксплуатационной документации) на него.

Для выполнения измерений состав ВАЦ должен быть дополнен комплектом измерительных переходов, кабелей и набором калибровочных мер с соединителями в новом типе волновода, в качестве которых могут быть использованы коммерчески доступные изделия любых производителей утвержденных или не утвержденных типов.

Эталонный набор мер или эталонный электронный модуль калибровки также должны быть с соединителями в новом типе волновода.

1.4    ВАЦ должен быть поверен в частотном диапазоне его применения, так как настоящая методика не содержит процедур определения метрологических характеристик его приемников (частотных, амплитудных, линейности и т.д.).

1.5    Настоящая рекомендация может быть использована для разработки методов поверки ВАЦ.

1.6    Настоящая рекомендация может быть использована для измерения параметров двухпортовых устройств с малыми потерями и для оценки влияния их характеристик на погрешность измерений ВАЦ, связанную с уходом параметров модели ВАЦ.

4

В настоящей рекомендации использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 13317-89 Элементы соединения СВЧ трактов радиоизмерительных приборов. Присоединительные размеры

ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения

МИ 2525-99 Государственная система обеспечения единства измерений. Рекомендации по метрологии государственных научных метрологических центров Госстандарта России. Порядок разработки

IEEE Std 287-2007 IEEE Standard for Precision Coaxial Connectors (DC to 110 GHz) (Стандарт IEEE для прецизионных коаксиальных соединителей (до 110 ЕЕц))

Примечание - При пользовании настоящей рекомендацией целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящей рекомендацией следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

5

3    Требования к показателям точности

Настоящая методика позволяет получить оценки погрешности измерений модуля и фазы комплексных коэффициентов передачи и отражения 5^ в диапазоне измерения модулей комплексных коэффициентов передачи и отражения от О до 1. Границы погрешности результатов измерений зависят от метрологических характеристик применяемого эталонного набора мер и оцениваются в процессе измерений.

4    Требования к средствам измерений

При выполнении измерений применяют средства измерений, приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Порядковый номер и наименование средств измерений и вспомогательных устройств

Метрологические, технические характеристики или ссылка на чертеж

1 Наборы мер или электронные модули калибровки

тип соединителей по ГОСТ 13317 и IEEE STD 287;

обеспечиваемые набором мер эффективные параметры ВАЦ1}:

-    направленность |ДЁ0|;

-    согласование источника |ДЁ5|;

-    согласование нагрузки \AEl\;

-    трекинг отражения \АЁН |;

-    трекинг передачи \АЁТ\

2 Нагрузки короткозамкнутые или холостого хода

модуль коэффициента отражения не менее 0,97

3 Нагрузки согласованные

модуль коэффициента отражения не более 0,10

4 Переходы

максимальное отклонение модуля коэффициента отражения входа (выхода) при повторном подключении с поворотом не более 0,01

5 Универсальный или специализированный комплектный инструмент для измерений линейных размеров

в соответствии с ГОСТ 13317

6 Ключи тарированные

значение крутящего момента ключей

|) Эффективные параметры обеспечиваются на ВАЦ с идеальной линейной характеристикой компаратора и отсутствии случайной погрешности измерений.

согласно IEEE STD 287

7 Ключи поддерживающие

в соответствии с пазами исследуемого устройства

Примечание - Инструмент для измерений линейных размеров применять для проверки присоединительных размеров элементов соединения.

Рекомендуемые типы средств измерений приведены в таблице 2.

Значения эффективных параметров наборов мер или электронных калибраторов заносят в сертификат о калибровке с указанием обозначения настоящей рекомендации.

7

Таблица 2

Наименование

Сечение волновода; тип соединителя

Диапазон рабочих частот, ГГц

Обеспечиваемые эффективные параметры анализатора цепей векторного после «калибровки»

AEd

AES

ael

АЁК

АЁТ

1 Наборы мер коэффициентов передачи и отражения ZV-Z270, ZV-Z235, ZV-Z224

ZV-Z270

7,0/3,04 мм; тип N

от 0 до 8

±0,003

±0,007

±0,005

±0,004

0

свыше 8 до 18

±0,005

±0,010

±0,007

±0,006

0

ZV-Z235

3,5/1,52 мм; тип 3,5 мм

от 0 до 18

±0,005

±0,010

±0,007

±0,006

0

свыше 18 до 26,5

±0,007

±0,016

±0,009

±0,008

0

ZV-Z224

2,4/1,04 мм; тип I (2,4 мм)

от 0 до 18

±0,005

±0,010

±0,007

±0,006

0

свыше 18 до 26,5

±0,007

±0,016

±0,009

±0,008

0

свыше 26,5 до 50

±0,009

±0,019

±0,011

±0,010

0

5 Метод измерений

5.1    После «калибровки»1),2) и коррекции модель ВАЦ характеризуется остаточными ошибками - эффективными параметрами, которые определяют систематические погрешности измерений комплексных коэффициентов отражения и передачи. Данные погрешности могут быть рассчитаны по формулам (13)-(18). Определение эффективных параметров ВАЦ выполняют методом сравнения «калибровок». В приложении А приведены теоретические основы векторного анализа цепей. Общепринятые модели ВАЦ представлены в приложении А на рисунках А.4, А. 13 и А. 14.

5.2    Метод сравнения калибровок

Принцип метода состоит в последовательном проведении двух «калибровок» одного и тоже ВАЦ с помощью двух разных средств «калибровки» и поэлементном сравнении полученных ошибок.

К средствам «калибровки» относят механические наборы мер и электронные калибраторы. Типичный внешний вид наборов и калибратора приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Внешний вид наборов калибровочных мер (механических наборов)

и электронного калибратора

Погрешности одного средства «калибровки» должны быть известны и нормированы определенным образом, то есть представлены эффективные параметры ВАЦ после «калибровки» (см. таблицу 1). Средства «калибровки», погрешности которых известны, будем называть эталонными, а средства из состава ВАЦ, подлежащего проверке - штатными.

По результатам проведения двух «калибровок» ВАЦ получают два вектора оценок ошибок, содержащих 10 из 12 возможных параметров, на каждой частоте измерений f

P Здесь и далее по тексту термин калибровка будет отображаться в кавычках, чтобы не путать с термином калибровка средств измерений, указанным в Федеральном законе об обеспечении единства измерений № 102-ФЗ.

2> Калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений (Федеральный закон об обеспечении единства измерений № 102-ФЗ).

9

E%port — (EDf> esf, Elf, Eff, Eff, EqR, E$r, E*lr, Err, Efr),

Export = {Edfo> Esfo> E[fo, Erfo, Effo, E^ro, Esro, ElR0, Erro, Efro).

где Export ~ вектор оценок ошибок после проведения первой двухпортовой «калибровки» с помощью штатного средства;

Export ~ вектор оценок ошибок после проведения второй полной двухпортовой «калибровки» с помощью эталонного средства.

Векторы Щроп и Щроп описывают параметры линейных искажающих адаптеров согласно модели ВАЦ.

Ошибки Exf и ExR, характеризующие паразитные проникновения сигналов на входы приемников при измерении комплексного коэффициента передачи, определяются отдельно по методике, приведенной в пункте 10.6. Методика основана на измерении собственного шума приемников после «калибровки» ВАЦ при подключении к измерительным портам нагрузок короткозамкнутых.

Разность векторов ошибок Export и Щроп на каждой частоте измерений приводит к появлению вектора эффективных параметров ЩfJort\

reff cl cal c2 cal

c2port ~ c2port c2port —

= (Edf Edfo’ Esf Esfo» Elf — ELF0, ERF — ERF0, ETF — E^F,...).    (1)

В качестве эффективных параметров \Ё^\ при расчете систематической погрешности ВАЦ принимаются параметры, определяемые следующим образом:

\Krr\=pi-^o\2 + \^k\2,    (2)

где \Ёк — Ё{о | - модуль разности элементов векторов Export и Export>

\АЁк\ - погрешность эталонного средства «калибровки» для к-ои ошибки.

*Я = Л

11Ёр) Ёп0| + \АЁ0\ ,

(3)

||Ё5 —Ё50| + \&Ё5\ ,

(4)

t4-

С4 то

_5

и

||я1*-^о|2 + |дй1.|2,

(5)

К" -1|

= — Ёдо| "НДЁя| ,

(6)

ЁетП - 1|

/. . ^ . .2 I . 12

= 11 Ёт — Ёт01 + | АЁТ | ,

(7)

10